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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Baugruppe mit einem Steckverbinder. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Durchführung des Steckverbinders durch ein Gehäuse der elektrischen Baugruppe.
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An Bord eines Kraftfahrzeugs kann eine Vielzahl Steuergeräte vorgesehen sein, die mittels elektrischen Kabeln miteinander verbunden sein können. Ein Kabel kann ein- oder beidseitig einen Steckverbinder tragen. Ein Steuergerät umfasst eine elektrische Baugruppe mit einer Leiterplatte, an der ein korrespondierender Steckverbinder angebracht ist, sowie ein Gehäuse zur Aufnahme der Leiterplatte. Das Gehäuse umfasst eine Ausnehmung, durch die sich der Steckverbinder entlang einer Längsachse erstreckt.
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Um den Steckverbinder am Gehäuse anzubinden, kann eine Anordnung aus zwei Metallplatten vorgesehen sein. Eine erste Metallplatte kann auf der Außenseite am Gehäuse angebracht sein und die Ausnehmung versteifen. Der eingesetzte Steckverbinder kann radial an einer Ausnehmung der ersten Metallplatte anliegen. Eine zweite Metallplatte kann von außen auf den Steckverbinder aufgeschoben werden. Die zweite Metallplatte weist ebenfalls eine Ausnehmung auf, an welcher der Steckverbinder radial anliegt. Umrisse der zweiten Metallplatte sind kleiner als die der ersten Metallplatte, und bevorzugt ist ein Rastmechanismus vorgesehen, um die zweite Metallplatte an der ersten zu sichern. So kann in axialer Richtung ein Bund oder Flansch am Steckverbinder einseitig oder beidseitig am Gehäuse gesichert werden.
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DE 10 2020 214 220 A1 betrifft eine Gehäuseanordnung für ein Leistungsmodul, mit einem Gehäuseabschnitt und einem Stecker zur Herstellung einer elektrischen Verbindung durch den Gehäuseabschnitt.
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DE 40 19 570 A1 offenbart die Durchführung eines Steckerkörpers durch eine Gehäuseöffnung, wobei der Steckerkörper durch einen Arretierkamm auf einer Stirnplatte angebracht ist.
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Das Herstellen der Metallplatten kann aufwendig und kostenintensiv sein. Je nach Herstellungsweise kann es erforderlich sein, eine Anlagefläche einer Metallplatte bearbeiten, um die Oberfläche vorzubereiten. Das Herstellen und/oder Bearbeiten kann eine spanende Bearbeitung wie Fräsen erfordern. Das Anbringen der Anordnung kann ein mehrschrittiges Verfahren erfordern, wobei üblicherweise ein Montagewerkzeug zwischen aufeinander folgenden Arbeitsgängen gewechselt werden muss.
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Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer verbesserten elektrischen Baugruppe mit einem Steckverbinder, der durch ein Gehäuse durchgeführt ist. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrische Baugruppe eine Leiterplatte, an der ein Steckverbinder angebracht ist; ein Gehäuse zur Aufnahme der Leiterplatte, so dass sich der Steckverbinder entlang einer Längsachse durch eine Ausnehmung im Gehäuse erstreckt; und einen Adapter mit einem ersten Abschnitt zur radialen Anlage zwischen dem Steckverbinder und der Ausnehmung und einem zweiten Abschnitt zur axialen Anlage am Gehäuse.
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Der Adapter kann eine Anordnung aus mehreren Elementen ersetzen, die zur Anbindung des Steckverbinders am Gehäuse verwendet wurden. Der Adapter kann einstückig herstellbar sein, beispielsweise aus einem Kunststoff. Vorteilhaft kann der Adapter kostengünstig im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Nach dem Spritzgießen kann kein weiterer Arbeitsgang zur Behandlung einer Oberfläche erforderlich sein, der für den korrekten Sitz oder die Dichtigkeit des Adapters entscheidend ist. Zum Anbringen des Adapters an der Baugruppe kann nur ein Arbeitsgang ausreichen. Dabei kann der Adapter am Gehäuse angebracht werden, bevor die Leiterplatte mit dem Steckverbinder angebracht wird oder erst danach. Der Adapter kann sicherstellen, dass Kräfte zwischen dem Steckverbinder und dem Gehäuse aufgenommen werden können, ohne die Leiterplatte übermäßig zu belasten.
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Der erste Abschnitt erstreckt sich in axialer Richtung und kann auch axialer Abschnitt genannt werden. Der zweite Abschnitt erstreckt sich in radialer Richtung und kann auch radialer Abschnitt genannt werden. Beide Abschnitte umlaufen die Längsachse entlang einer vorbestimmten Kurve, beispielsweise rechteckig mit abgerundeten Ecken. Der erste Abschnitt erstreckt sich bevorzugt wenigstens so weit in axialer Richtung wie das Gehäuse an dieser Stelle dick ist. Radiale Anlageflächen des ersten Abschnitts und des Gehäuses können einen kleinen Winkel von ca. 0 bis 3° miteinander einschließen, um ein Einführen des ersten Abschnitts in die Ausnehmung im Gehäuse zu erleichtern. Dabei kann der Adapter derart geformt und dimensioniert sein, dass durch das Einführen ein Klemmsitz mit einer vorbestimmten radialen Anpresskraft entsteht.
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Bevorzugt ist am zweiten Abschnitt eine ebene Anlagefläche zur Anlage an der Außenseite des Gehäuses ausgebildet. Die Anlagefläche erstreckt sich bevorzugt senkrecht zur Längsachse.
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Die Anlagefläche kann die Längsachse umlaufen und dabei eine radiale Breite aufweisen, die ein vorbestimmtes Maß an keiner Stelle unterschreitet. In einer Ausführungsform ist die Breite entlang des Umlaufs im Wesentlichen konstant. Eine axiale Position des Adapters gegenüber dem Gehäuse kann so verbessert sichergestellt sein. Außerdem kann sichergestellt sein, dass sich der Adapter exakt entlang der Längsachse erstreckt und nicht verkantet.
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Weiter bevorzugt ist am zweiten Abschnitt eine Ausnehmung für eine axial ins Gehäuse verlaufende Schraube ausgebildet. Bevorzugt sind mehrere Ausnehmungen für Schrauben auf einem Umfang um die Längsachse verteilt, weiter bevorzugt in regelmäßigen Abständen. Der Adapter kann auf diese Weise einfach von außen am Gehäuse angebracht und mittels einer beziehungsweise mehrerer Schrauben fixiert werden. Mittels der wenigstens einen Schraube kann der Adapter so weit ins Gehäuse gezogen werden, dass die Anlagefläche plan am Gehäuse anliegt. Über ein vorbestimmtes Anzugsmoment der Schrauben kann der Sitz des Adapters am Gehäuse präzise kontrolliert werden.
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Es ist vorgesehen, dass der Adapter mittels einer ersten Dichtung gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist. Dazu kann die erste Dichtung axial zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Gehäuse anliegen. Anlageflächen des Adapters und des Gehäuses können einander bezüglich der ersten Dichtung axial gegenüberliegen.
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Zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Gehäuse kann eine umlaufende Nut zur Aufnahme der ersten Dichtung gebildet sein. Die Nut kann radial innerhalb der Anlagefläche des Adapters zum Gehäuse ausgebildet sein. In einer Ausführungsform erstreckt sich die Nut in radialer Richtung bis zum ersten Abschnitt des Adapters. Radial außen kann die Nut durch Material des Gehäuses und radial innen durch Material des Adapters im Bereich des ersten Abschnitts begrenzt sein. Optional kann die Nut radial innen auch durch Material des Gehäuses begrenzt sein. In diesem Fall kann die Nut die Längsachse umlaufend in das Material des Gehäuses eingebracht sein. In dieser Ausführungsform kann sich die Anlagefläche des Adapters radial bis zum ersten Abschnitt fortsetzen. Eine Nut in axialer Richtung im Bereich der Anlagefläche kann entfallen. In einer anderen Ausführungsform kann eine solche Nut in das Material des Adapters eingebracht sein.
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Es ist vorgesehen, dass die erste Dichtung dazu eingerichtet ist, in flüssiger oder pastöser Form angebracht zu werden. Dabei kann die Dichtung durch eine aushärtende oder eine nicht aushärtende Dichtmasse gebildet sein. In beiden Fällen kann die Dichtmasse alternativ am Adapter oder am Gehäuse angebracht werden, bevor der Adapter am Gehäuse montiert wird. Während des Montierens kann die Dichtmasse ihre endgültige Form einnehmen. Durch Einsatz einer derartigen plastischen Dichtung kann verhindert werden, dass in diesem Beriech axiale Kräfte auf den Adapter wirken und dessen Ausrichtung gegenüber dem Gehäuse beeinflussen.
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Der Adapter kann einen dritten Abschnitt aufweisen, der sich vom zweiten Abschnitt aus radial nach innen erstreckt und der zur axialen Anlage des Steckverbinders eingerichtet ist. Insbesondere kann der dritte Abschnitt derart an einem Absatz des Steckverbinders anliegen, dass eine axiale Bewegung des Steckverbinders durch die Ausnehmung im Gehäuse nach außen verhindert ist. Eine axiale Position des Steckverbinders am Gehäuse kann so genau eingehalten sein.
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Weiter bevorzugt liegt der dritte Abschnitt auch in radialer Richtung am Steckverbinder an. Eine Position des Steckverbinders in einer Ebene senkrecht zur Längsachse kann dadurch genau festgelegt sein. In einer weiteren Ausführungsform ist der Steckverbinder derart geformt, dass er in radialer Richtung auch am ersten Abschnitt und/oder am zweiten Abschnitt anliegt.
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Zur weiteren Abdichtung der Baugruppe gegenüber einer Umgebung kann eine die Längsachse umlaufende zweite Dichtung zur radialen Anlage zwischen dem Steckverbinder und dem Adapter vorgesehen sein. Die zweite Dichtung kann in axialer Richtung im Bereich des ersten und/oder zweiten Abschnitts des Adapters liegen. Die zweite Dichtung kann insbesondere ein Elastomer oder einen anderen elastischen Kunststoff umfassen. Die zweite Dichtung kann im Wesentlichen ringförmig sein und in einem eigenen Arbeitsgang am Steckverbinder angebracht werden.
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Bevorzugt weist der Steckverbinder eine radiale Nut zur Aufnahme der zweiten Dichtung auf. Eine axiale Position der Dichtung ist dadurch weiter bevorzugt ein- oder zweiseitig begrenzt beziehungsweise festgelegt. Der Steckverbinder kann axial in den Adapter eingeführt werden, wobei die zweite Dichtung radial komprimiert werden kann, ohne eine vorbestimmte axiale Position am Steckverbinder zu verlassen.
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Die zweite Dichtung kann auf einer radialen Außenseite wenigstens zwei umlaufende Lippen zur Anlage am Adapter aufweisen. Die Lippen können axial versetzt und im Wesentlichen gleich geformt sein. Über eine Form, eine Anzahl und eine radiale Länge der Lippen können radiale Anpresskräfte präzise gesteuert sein.
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Auf einer radialen Innenseite kann die zweite Dichtung im Wesentlichen flach sein. Optional kann in diesem Bereich an der Dichtung auch eine radial nach innen weisende Stützlippe geringer Ausdehnung ausgeformt sein. Es können auch mehrere, axial versetzt, derartige Stützlippen vorgesehen sein.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Steuergerät, das insbesondere zur Verwendung an Bord eines Kraftfahrzeugs eingerichtet sein kann, eine hierin beschriebene Baugruppe.
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Nach wieder einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeug ein hierin beschriebenes Steuergerät. Das Kraftfahrzeug umfasst bevorzugt einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder einen Omnibus.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
- 1 ein Steuergerät, insbesondere zur Verwendung an Bord eines Kraftfahrzeugs;
- 2 einen Schnitt durch eine elektrische Baugruppe;
- 3 einen Adapter für eine elektrische Baugruppe;
- 4 eine erste Dichtung für einen Adapter;
- 5 einen Schnitt durch einen Adapter; und
- 6 einen Schnitt durch ein Detail eines Adapters
darstellt.
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1 zeigt ein Steuergerät 100, insbesondere zur Verwendung an Bord eines Kraftfahrzeugs 105. Das Steuergerät 100 umfasst eine elektrische Baugruppe 110 mit einer Leiterplatte 115, an der ein Steckverbinder 120 angebracht ist, der sich entlang einer vorbestimmten Längsachse 125 erstreckt. Die Längsachse 125 wird im Folgenden als Bezug für die Lage weiterer Elemente der Baugruppe 110 verwendet.
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Die Leiterplatte 115 ist in einem Gehäuse 135 aufgenommen, das eine Ausnehmung 140 aufweist, durch die sich der Steckverbinder 120 erstreckt. Die Längsachse 115 verläuft bevorzugt senkrecht durch die Leiterplatte 115. Zwischen dem Steckverbinder 120 und dem Gehäuse 135 ist ein Adapter 145 vorgesehen. Der Adapter 145 hält den Steckverbinder 120 am Gehäuse 135 und kann Kräfte übermitteln, die beim Ein- oder Ausstecken eines weiteren Steckverbinders 150 in den Steckverbinder 120 auftreten können. Dazu ist der Adapter 145 bevorzugt mittels einer oder mehrerer Schrauben 155 am Gehäuse 135 befestigt. Ein beispielhafter weiterer Steckverbinder 150 ist teilweise geschnitten dargestellt. Elektrische Verbindungskabel sind nicht gezeigt. Beispielhaft umfasst der weitere Steckverbinder 150 einen Verriegelungshebel zur Anbringung am Steckverbinder 120.
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2 zeigt einen Längsschnitt durch eine elektrische Baugruppe 110. Eine Schnittebene verläuft exemplarisch durch die Längsachse 125.
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Die Leiterplatte 115 ist axial am Steckverbinder 120 angebracht, beispielsweise mittels einer Schraube 205, die in ein Gewinde im Steckverbinder 120 oder jenseits davon im Gehäuse 135 eingedreht sein kann. Optional ist am Steckverbinder 120 wenigstens ein Zapfen 210 ausgebildet, der sich durch eine korrespondierende Ausnehmung der Leiterplatte 115 erstreckt, um diese zu positionieren. Elektrische Kontakte 215 des Steckverbinders 120 können elektrisch an der Leiterplatte 115 verbunden sein.
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Beispielhaft sind die Kontakte 215 durch Löcher in der Leiterplatte 115 gesteckt und können an einer Leiterbahn auf der Leiterplatte 115 verlötet sein. Ein Halteelement 220 aus einem nichtleitenden Material kann mehrere Kontakte 215 in einem vorbestimmten gegenseitigen Abstand halten. Obere Enden der elektrischen Kontakte 215 sind bevorzugt im Material des Steckverbinders 120 gehalten. Dort können sie elektrische beziehungsweise mechanische Verbindungen mit korrespondierenden Kontakten des weiteren Steckverbinders 150 eingehen.
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Der Adapter 145 umläuft die Längsachse 125 und kann im Wesentlichen in drei Abschnitte unterteilt werden, die in 2 hervorgehoben sind. Ein erster Abschnitt 225 erstreckt sich in axialer Richtung, ein zweiter Abschnitt 230 in radialer Richtung nach außen und ein dritter Abschnitt 235 in radialer Richtung nach innen. Dabei liegen die drei Abschnitte 225 bis 235 in der gezeigten Weise aneinander an. Eine andere zweckdienliche Unterteilung kann ebenfalls vorgenommen werden.
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Der erste Abschnitt 225 ist dazu eingerichtet, radial am Gehäuse 135 anzuliegen. Eine radiale Anlagefläche des Gehäuses 135 in diesem Bereich kann parallel zur Längsachse 125 verlaufen. Eine dazu korrespondierende radiale Anlagefläche 240 am ersten Abschnitt 225 kann leicht konisch geformt sein, so dass sie einen vorbestimmten, kleinen Winkel von ca. 0 bis 3° mit der Anlagefläche des Gehäuses 135 einschließt.
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Der zweite Abschnitt 230 bildet eine axiale Anlagefläche 245, die bevorzugt senkrecht zur Längsachse 125 verläuft. Eine korrespondierende Anlagefläche des Gehäuses 135 ist bevorzugt derart geformt, dass sie in einem radial äußeren Bereich an der axialen Anlagefläche 245 anliegt. Radial innen endet die Anlagefläche des Gehäuses 135 in der dargestellten Ausführungsform an einer Schulter, so dass sich von dort radial nach innen bis zum ersten Abschnitt 225 eine Vertiefung beziehungsweise Nut 250 erstreckt. In der Nut 250 kann eine erste Dichtung 255 aufgenommen werden, die weiter bevorzugt durch eine Dichtungsmasse gebildet sein kann.
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Auf einer radialen Innenseite des ersten Abschnitts 225 und des zweiten Abschnitts 230 liegt eine zweite Dichtung 260 an, die in einer radialen Nut 265 im Steckverbinder 120 aufgenommen ist. Die zweite Dichtung 260 ist bevorzugt aus einem Elastomer herstellbar und kann in der Nut 265 angebracht werden, bevor der Steckverbinder 120 und der Adapter 145 zusammengeführt werden.
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Der dritte Abschnitt 235 erstreckt sich vom zweiten Abschnitt 230 radial nach innen und kann sowohl eine radiale Anlagefläche 270 als auch eine axiale Anlagefläche 275 bilden, die jeweils an korrespondierenden Anlageflächen des Steckverbinders 120 anliegen können.
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3 zeigt einen Adapter 145 für eine elektrische Baugruppe 110 in einer weiteren Ausführungsform. Es ist zu erkennen, dass ein Übergang zwischen dem zweiten Abschnitt 230 und dem dritten Abschnitt 235 materialarm ausgeführt ist, wobei bevorzugt radiale Stege 305 zur Versteifung vorgesehen sind. Bevorzugt sind vier Aufnahmen 310 für Schrauben 155 vorgesehen.
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Eine radial innere Ausnehmung 315 des Adapters 145 hat beispielhaft eine rechteckige Form mit abgerundeten Ecken. An wenigstens einer Stelle im Bereich der Aussparung 315 kann eine Struktur 320 vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, formschlüssig in den Steckverbinder 120 einzugreifen. Vorliegend sind zwei Strukturen 320 auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Aussparung 315 vorgesehen. Durch die Aussparungen 315 kann verhindert werden, dass der Steckverbinder 120 in einer inkorrekten Orientierung gegenüber dem Steckverbinder 150 angebracht werden kann.
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4 zeigt eine axiale Ansicht einer ersten Dichtung 255 an einem Adapter 145. Eine Form der ersten Dichtung 255 folgt bevorzugt einer Form der Ausnehmung 315 im Adapter 145. Der Steckverbinder 120 kann eine ähnliche Form einnehmen.
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5 zeigt einen Teilschnitt durch einen Adapter 145 parallel zur Längsachse 125. Dem Betrachter zugewandt ist eine profilierte radiale Anlagefläche der zweiten Dichtung 260 zur Anlage am Adapter 145.
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6 zeigt einen Längsschnitt durch ein Detail eines Adapters 145. Die zweite Dichtung 260 liegt in der Nut 265 am Steckverbinder 120. Eine axiale Länge der zweiten Dichtung 260 kann um ein vorbestimmtes Maß geringer als eine axiale Länge der Nut 265 sein, so dass die zweite Dichtung 260 ein vorbestimmtes axiales Spiel gegenüber dem Steckverbinder 120 hat.
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Die zweite Dichtung 260 trägt an ihrer radialen Außenseite bevorzugt mehrere axial versetzte Lippen 605, die bevorzugt gleich geformt sind. Die Lippen 605 sind an einem Grundkörper 610 ausgeformt, der einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen kann. Eine Höhe der Lippen 605 kann ca. 80 % des Grundkörpers 610 betragen. Auf einer radialen Innenseite des Grundkörpers 610 können kleine Hilfsstege 615 ausgebildet sein, die bevorzugt den Lippen 605 radial paarweise gegenüberliegen.
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Bezugszeichen
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- 100
- Steuergerät
- 105
- Kraftfahrzeug
- 110
- Baugruppe
- 115
- Leiterplatte
- 120
- Steckverbinder
- 125
- Längsachse
- 135
- Gehäuse
- 140
- Ausnehmung
- 145
- Adapter
- 150
- weiterer Steckverbinder
- 155
- Schraube
- 205
- Schraube
- 210
- Zapfen
- 215
- elektrischer Kontakt
- 220
- Halteelement
- 225
- erster Abschnitt
- 230
- zweiter Abschnitt
- 235
- dritter Abschnitt
- 240
- radiale Anlagefläche
- 245
- axiale Anlagefläche
- 250
- Nut
- 255
- erste Dichtung
- 260
- zweite Dichtung
- 265
- Nut
- 270
- radiale Anlagefläche
- 275
- axiale Anlagefläche
- 305
- Steg
- 310
- Aufnahme
- 315
- Ausnehmung
- 320
- Struktur
- 605
- Lippe
- 610
- Grundkörper
- 615
- Hilfssteg
