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Die Erfindung bezieht sich auf eine frontseitige Abdeckung für ein Modul eines wenigstens zwei Module aufweisenden modularen Antriebssystems, die räumlich nebeneinander angeordnet und mittels eines Gleichspannungs-Zwischenkreises miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
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Ein derartiges modulares Antriebssystem ist aus dem Siemens-Katalog DA 65.11 – 2001 mit dem Titel ”SIMOVERT MASTERDRIVES Motion Control”, Kapitel 6, insbesondere Seite 6/47, bekannt. Das dort im Bild 6/42 dargestellte modulare Antriebssystem weist ein Kondensatormodul, ein Einspeisemodul mit Bedienteil und sieben Wechselrichtermodule unterschiedlicher Leistung auf. Diese Module sind räumlich nebeneinander angeordnet. Die Zwischenkreisverschienung dieser Module erfolgt mittels eines dreiphasigen Schienensystems, bestehend aus einer Plus-, Minus- und PE-Stromschiene. Als Stromschienen sind Norm-Kupferschienen vorgesehen. Diese Stromschienen sind in einer Führungseinheit oberhalb der Module isoliert geführt. Die Zwischenkreisspannung wird im Einspeisemodul erzeugt und mittels des Kondensatormoduls gestützt. Mittels des dreiphasigen Schienensystems wird die erzeugte Zwischenkreis-Gleichspannung auf alle Wechselrichtermodule verteilt. Außerdem erzeugt das Einspeisemodul eine Versorgungsspannung von beispielsweise 24 V, die mittels eines zweiadrigen Kabels den Wechselrichtermodulen zugeführt wird. Diese Versorgungsspannung wird zur Versorgung der Elektronik der Wechselrichtermodule benötigt.
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Aus der
DE 88 04 649 U1 ist eine Verbindungstechnik bekannt, mit der nebeneinander angeordnete elektrische Geräte miteinander elektrisch leitend verbunden werden können. Als Verbindungselemente sind Verbindungsstecker mit Kontaktstücken vorgesehen. Mittels eines Verbindungssteckers wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen zwei benachbarten Geräten auf der Frontseite hergestellt.
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Aus der
DE 198 22 564 A1 ist ein Elektronikgerät, insbesondere ein Ein- bzw. Ausgabemodul, bekannt, an das Sensoren und/oder Aktoren angeschlossen werden sollen. Bei diesem Elektronikgerät sind alle Anschlusselemente auf der Frontseite des Gehäuses angeordnet und von der Frontseite zugänglich. Diese frontseitigen Anschlusselemente können mit einer Abdeckung abgedeckt werden, die mit der Frontseite gelenkig verbunden ist. Durch die bewegliche Abdeckung wird zum einen ein sicherer Schutz der Anschlusselemente erreicht und zum anderen ergibt sich daraus ein optisch ansprechendes, kompaktes und stabiles Elektronikgehäuse.
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Aus der
DE 198 22 564 A1 ist weiterhin bekannt, dass Anschlusselemente in der Regel treppenförmig angeordnet werden. Dadurch kann eine große Anzahl von Anschlüssen realisiert werden, wobei der benötigte Platzbedarf gering ist. Eine stufenförmige Anordnung von Stromschienen ist beispielsweise der
EP 1 039 604 A1 entnehmbar.
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Aus dem Siemens-Katalog DA 65.4 – 2001 mit dem Titel ”SI-MODRIVE 611 universal und POSMO”, Kapitel 6, insbesondere Seite 6/26, ist eine weitere Ausführungsform eines modularen Antriebssystems bekannt. Dieses Antriebssystem unterscheidet sich vom bereits erwähnten modularen Antriebssystem dadurch, dass jedes Modul frontseitig im unteren Teil zwei übereinander angeordnete Zwischenkreis-Stromschienen aufweist, die jeweils einen einseitig angeschlagenen Verbindungsbügel und eine Kontaktierungsschraube aufweist. Mittels dieser beiden Verbindungsbügel werden die Zwischenkreis-Stromschienen eines Wechselrichtermoduls mit korrespondierenden Zwischenkreis-Stromschienen eines benachbarten Wechselrichtermoduls elektrisch leitend verbunden. Dabei hakt jeder Verbindungsbügel bei einer korrespondierenden Kontaktierungsschraube des benachbarten Wechselrichtermoduls ein, die anschließend festgeschraubt wird. Damit ist eine rüttelfeste Kontaktierung der Zwischenkreis-Stromschienen zweier benachbarter Wechselrichtermodule hergestellt. Diese beiden Stromschienen sind mittels einer Schutzkappe abgedeckt, wobei diese mit einem EMV-Blech ausgekleidet ist. Dieses EMV-Blech ist mittels einer Leitung mit einem PE-Anschluss eines Moduls elektrisch leitend verbunden. Außerdem weist jede Schutzkappe seitwärts wieder Federkontakte auf, damit die EMV-Bleche der einzelnen Module eines modularen Antriebssystems miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Somit ist ein PE-Rückleiter dieses modularen Antriebssystems durch alle Module durchgeschleift. Außerdem sind die Module dieses modularen Antriebssystems mittels eines Gerätebusses frontseitig miteinander verbunden. Oberhalb der Zwischenkreis-Stromschienen weist jedes Modul einen Schacht für einen Regelungseinschub auf, der frontseitig eine mehrpolige Buchse für den Anschluss eines Gerätebusses aufweist. Außerdem weist jeder Regelungseinschub frontseitig weitere mehrpolige Buchsen auf, von denen eine unter anderem Klemmen für die Weiterleitung einer Versorgungsspannung aufweist.
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Nachteilig bleibt dem letztgenannten modularen Antriebssystem ist der Platzbedarf für die beiden Zwischenkreis-Stromschienen. Der Abstand dieser beiden Zwischenkreis-Stromschienen ist so bemessen, dass bei der Montage bzw. Demontage eines Wechselrichtermoduls zum bzw. vom modularen Antriebssystem der Verbindungsbügel der unteren bzw. oberen Stromschiene nicht die obere bzw. untere Stromschiene berühren kann. Somit ist zu Lasten des Platzbedarfes gewährleistet, dass der Gleichspannungs-Zwischenkreis des modularen Antriebssystems nicht unabsichtlich kurzgeschlossen werden kann. Außerdem ist die Handhabung des Anschlusses des PE-Rückleiters zeitaufwendig und störanfällig. Ferner wird für das Durchschleifen einer Versorgungsspannung durch alle Module eines modularen Antriebssystems ein vorkonfektionierter Kabelstrang bzw. mehrere Kabel benötigt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Module eines modularen Antriebssystems derart weiterzubilden, dass die genannten Nachteile nicht mehr zum Tragen kommen.
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Diese Aufgabe wird mit einer erfindungsgemäßen frontseitigen Abdeckung für ein Modul eines modularen Antriebssystems gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Dadurch, dass die Zwischenkreis-Stromschienen stufenförmig zueinander angeordnet sind, können unabhängig von der Ausgestaltung der Verbindungsbügel die beiden Zwischenkreis-Stromschienen mit minimalsten Abstand zueinander angeordnet werden. Dadurch verringert sich der Platzbedarf für die Zwischenkreis-Stromschienen wesentlich. Durch die Integration einer Versorgungsleitung in Form zweier Versorgungs-Stromschienen, die mit einem Verbindungsstecker versehen sind, entfällt die bisherige externe Verdrahtung. D. h., mittels diesen Versorgungs-Stromschienen und zugehörigen Verbindungssteckern wird eine Versorgungsspannung durch alle Module eines modularen Antriebssystems ohne großen Aufwand durchgeschleift. Da die frontseitige Haube mit der frontseitigen Abdeckung schwenkbar und verrastbar ausgebildet ist, ist diese verliersicher und hindert unberechtigte Personen vor Arbeiten an der Zwischenkreis-Verschienung des modularen Antriebssystems, da zur Entrastung ein Werkzeug benötigt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der frontseitigen Abdeckung ist zwischen den Zwischenkreis-Stromschienen auf der Rückseite der Abdeckung eine Stromschiene mit einer einseitig angeordneten Kontaktfeder und einer dieser gegenüberliegend angeordneten Kontaktplatte angeordnet. Dadurch wird allein durch das nebeneinander Anordnen der Module ein PE-Rückleiter des modularen Antriebssystems durch alle Module dieses Antriebssystems geschleift. Außerdem ist durch diese Anordnung des PE-Rückleiters das modulare Antriebssystem gegenüber EMV-Einflüsse weniger störanfällig.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der frontseitigen Abdeckung weisen die Versorgungs-Stromschienen ein Schirmblech auf. Dadurch ist die durch das modulare Antriebssystem durchgegeschleifte Versorgungsspannung ebenfalls gegenüber EMV-Einflüsse geschützt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen 4 bis 12 zu entnehmen.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdeckung für ein Modul eines modularen Antriebssystems schematisch veranschaulicht ist.
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1 zeigt eine perspektivische Sicht eines oberen Teils der erfindungsgemäßen frontseitigen Abdeckung, die
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2 zeigt eine Seitenansicht des in 1 dargestellten Teils, wogegen in der
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3 eine perspektivische Rückansicht des Teils nach 1 veranschaulicht ist und die
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4 zeigt ein modulares Antriebssystem mit mehreren Modulen, die jeweils mit einer erfindungsgemäßen Abdeckung gemäß 1 versehen sind.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Sicht eines oberen Teils einer erfindungsgemäßen Abdeckung 2 für ein Modul eines modularen Antriebssystems. Diese frontseitige Abdeckung 2 weist in seinem oberen Teil zwei Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 auf, die stufenförmig zueinander angeordnet sind. Diese räumlich parallel und versetzte Anordnung bedingt eine Mindestmaterialdicke des oberen Teils der Abdeckung 2. Der restliche Teil dieser frontseitigen Abdeckung 2 ist plattenförmig ausgeführt, von dem nur ein Teil dargestellt ist. Der Übergang vom Oberteil zum plattenförmig ausgebildeten Teil der frontseitigen Abdeckung 2 ist bogenförmig ausgebildet, um nicht unnötig Material anzuhäufen. An jeder Zwischenkreis-Stromschiene 4 bzw. 6 ist ein Verbindungsbügel 8 bzw. 10 einseitig angeschlagen. Dieser Verbindungsbügel 8 bzw. 10 weist einen hakenförmig ausgebildeten Teil auf und ist mittels einer Befestigungsschraube 12 bzw. 14 mit einer korrespondierenden Zwischenkreis-Stromschiene 4 bzw. 6 eines benachbarten Moduls des modularen Antriebssystems elektrisch leitend verbindbar. Auf der dieser Befestigungsschraube 12 bzw. 14 gegenüberliegenden Seite der Zwischenkreis-Stromschiene 4 bzw. 6 ist eine Kontaktierungsschraube 16 bzw. 18 vorgesehen. Hinter den Schraubenköpfen dieser Kontaktierungsschrauben 16 und 18 greifen jeweils ein hakenförmig ausgebildeter Teil eines Verbindungsbügels 8 bzw. 10 eines nicht näher dargestellten rechts angeordneten Moduls des modularen Antriebssystems. Damit diese elektrische Verknüpfung der Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 benachbarter Module rüttelfest sind, werden die Kontaktierungsschrauben 16 und 18 der dargestellten frontseitigen Abdeckung 2 und die Befestigungsschrauben 12 und 14 eines nicht näher dargestellten benachbarten rechten Moduls festgeschraubt.
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Damit im gelösten Zustand der Befestigungsschrauben 12 und 14 die Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 doch nicht unbeabsichtigt kurzgeschlossen werden können, weist die Frontseite 20 der Abdeckung 2 eine Nase 22 auf, die oberhalb der Zwischenkreis-Stromschiene 6 angeordnet ist. Diese Nase 22 ist derart ausgebildet, dass bei der gesamten Schwenkbewegung des Verbindungsbügels 10 keine Berührung mit dem Befestigungsbügel 8 bzw. dessen Befestigungsschraube 12 entstehen kann.
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Oberhalb der Zwischenkreis-Stromschiene 4 weist die Frontseite 20 der Abdeckung 2 eine Nut 24 auf, in der zwei Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 angeordnet sind. In dieser Darstellung sind diese Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 in einer U-förmigen Halterung angeordnet, die beidseitig mit einer Schutzplatte 30 verschlossen ist. Diese Schutzplatten 30 bilden einen Berührschutz. Damit diese Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 gegenüber EMV-Einflüsse weniger störanfällig sind, ist diese U-förmige Halterung mit einem Schirmblech umgeben. Auf diesen beiden Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 ist ein Verbindungsstecker 32, bestehend aus zwei beabstandeten Teilsteckern 34 und 36 und zwei Leitungsstücken 38 und 40, aufgesteckt. Im nicht angeschlossenen Modus eines Moduls ist dieser Verbindungsstecker 32 mit seinen beiden Teilsteckern 34 und 36 auf den Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 des nicht angeschlossenen Moduls gesteckt. Somit ist dieser Verbindungsstecker 32 verliersicher auf der frontseitigen Abdeckung 2 angeordnet. Im angeschlossenen Modus eines Moduls ist der Teilstecker 36 des Verbindungssteckers 32 mit den Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 des anzuschließenden Moduls, wogegen der Teilstecker 34 dieses Verbindungssteckers 32 auf Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 eines bereits angeschlossenen Moduls eines modularen Antriebssystems gesteckt ist. Dieser Verbindungsstecker 32 hat die Funktion einer zweiadrigen Strombrücke. Mittels der Leitungsstücke 38 und 40 sind die beiden Teilstecker 34 und 36 beweglich zueinander angeordnet, so dass sich der Verknüpfungsprozess bzw. die Freischaltung ohne Werkzeug und ohne großen Aufwand durchgeführt werden können.
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Ferner weist diese frontseitige Abdeckung 2 eine Haube 42 auf, die schwenkbar an der Frontseite 20 der Abdeckung 2 angeschlagen ist. Dadurch ist diese verliersicher mit der frontseitigen Abdeckung 2 eines Moduls eines modularen Antriebssystems verbunden. Damit sich diese Haube 42 auf den oberen Teil der Abdeckung 2 abstützen kann, weist diese mehrere Absätze und eine Ausnehmung auf. Diese Absätze korrespondieren zu der stufenförmig ausgebildeten Frontseite 20 der Abdeckung 2. Außerdem weist die Haube 42 im Innern einen Quersteg 44 auf, der sich im geschlossenen Zustand auf die Teilstecker 34 und 36 abstützt. Dadurch sind diese Teilstecker 34 und 36 des Verbindungssteckers 32 gegen Erschütterungen gesichert. Ferner weist die Abdeckung 2 eine federnde Rastvorrichtung 46 auf, die auf der Frontseite 20 der Abdeckung 2 angebracht ist. Diese federnde Rastvorrichtung 46 rastet im geschlossenen Zustand der Haube 42 in eine korrespondierende Aussparung 47 der Haube 42 ein. Sobald die Haube 42 im geschlossenen Zustand verrastet ist, kann diese Verrastung nur noch mittels eines Werkzeugs, beispielsweise einem Schraubendreher, entriegelt werden. Ferner weist diese Haube 42 in seinen Innern zwei Zentrierstifte 48 und 50 und einen Dorn 51 auf, wobei die Zentrierstifte 48 und 50 in korrespondierenden Bohrungen 52 und 54 im geschlossenen Zustand stecken. Im geschlossenen Zustand stützt sich dieser Dorn 51 auf der Frontseite 20 der Abdeckung 2 ab. Dadurch kann im geschlossenen Zustand der Haube 42 deren verrastete gelenkartige Verbindung mit der Frontseite 20 der Abdeckung 2 nicht mehr ausgehebelt werden. Somit ist sichergestellt, dass im betriebsmäßigen Zustand niemand unbeabsichtigt an die spannungsführenden Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 gelangen kann. Ferner weist die frontseitige Abdeckung 2 mehrere Befestigungsvorrichtungen 56 auf, von denen in dieser Darstellung nur zwei erkennbar sind. Diese Befestigungsvorrichtungen 56 sind auf der Rückseite der Abdeckung 2 angebracht. Ebenfalls auf der Rückseite der Abdeckung 2 ist eine rückwärtige Stromschiene 58 untergebracht. Dabei ist diese rückwärtige Stromschiene 58 mittig zu den beiden Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 auf der Frontseite 20 angeordnet. Diese rückwärtige Stromschiene 58 ist mit einer einseitig angeschlossenen Kontaktfeder 60 versehen. In dieser Darstellung ist nur die Kontaktfeder 60 zu sehen. Der Gegenkontakt zu dieser Kontaktfeder 60 ist eine Kontaktplatte 62, die einer Kontaktfeder 60 der rückwärtigen Stromschiene 58 gegenüber angeordnet ist. Die Kontaktfeder 60, die Kontaktplatte 62 und die rückwärtige Stromschiene 58 sind vorteilhafterweise einstückig ausgebildet.
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Der 2, in der die Seitenansicht des oberen Teils der erfindungsgemäßen Abdeckung 2 nach 1 eines Moduls eines modularen Antriebssystems dargestellt ist, ist zu entnehmen, dass die Versorgungsspannung, beispielsweise 24 V der Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 mittels zweier Leitungen 64 und 66 ins Innere eines angeschlossenen Moduls, das aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellt ist, geleitet wird. Auch die Potentiale der Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 werden mittels zweier Anschlussstifte 68 und 70 ins Innere eines zugehörigen nicht näher dargestellten Moduls geführt. Zur Aufnahme der rückwärtigen Stromschiene 58 weist die Rückseite des oberen Teils der Abdeckung 2 eine Nut 72 auf.
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Der 3, die eine Rückansicht des oberen Teils der erfindungsgemäßen Abdeckung 2 gemäß 1 zeigt, ist zu entnehmen, dass die Anschlussstifte 68 und 70 quaderförmig ausgebildet sind und jeweils durch einen Führungszylinder 74 bzw. 76 gesteckt sind. Jeder Anschlussstift 68 bzw. 70 ist mit einer korrespondierenden Zwischenkreis-Stromschiene 4 bzw. 6 beispielsweise einstückig ausgebildet. Somit ist diese einstückig-ausgebildete Stromschiene 4 bzw. 6 T-förmig, die jeweils bei der Bestückung einer Abdeckung 2 mit dem Anschlussstift 68 bzw. 70 durch den quaderförmigen Führungszylinder 74 bzw. 76 gesteckt wird. Neben der einstückigen Ausbildung von Anschlussstift 68 bzw. 70 und Zwischenkreis-Stromschiene 4 bzw. 6 können diese auch miteinander verschraubt werden. Dazu können die vorhandenen Kontaktierungsschrauben 16 und 18 verwendet werden. Ebenfalls ist dieser Rückansicht zu entnehmen, dass für die Aufnahme von Muttern für die Schrauben 12 und 14 der beiden Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 die Abdeckung 2 Aufnahmevorrichtungen 78 und 80 aufweist. D. h., die Muttern der Befestigungsschrauben 12 und 14 sind umspritzt. Ferner ist erkennbar, dass die rückwärtige Stromschiene 58 mit wenigstens einer Federlasche 82 versehen ist. Mittels dieser Federlasche 82 wird im montierten Zustand der frontseitigen Abdeckung 2 auf ein nicht näher dargestelltes Modul eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Gehäuse dieses Moduls und der rückwärtigen Stromschiene 58 hergestellt. Ebenso weist ein vorhandenes Schirmblech der Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 wenigstens eine Federlasche 84 auf, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Modulgehäuse und dem Schirmblech herzustellen. Die Leitungen 64 und 66 zur Weiterleitung der Versorgungsspannung ins Innere eines nicht näher dargestellten Moduls sind mittels eines Steckers 86 mit den frontseitig angeordneten Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 verknüpft.
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In der 4 ist ein modulares Antriebssystem dargestellt, dessen Module 88, 90, 92 und 94 jeweils mit einer erfindungsgemäßen frontseitigen Abdeckung 2 nach 1 näher dargestellt sind. Bei diesen Modulen 88 bis 92 handelt es sich um ein Einspeisemodul 88 und um drei Wechselrichtermodule 90 bis 94. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen frontseitigen Abdeckung 2 für jedes Modul 88, 90, 92 und 94 eines modularen Antriebssystems weist dieses Antriebssystem eine durchgehende, glatte Frontseite auf, die beispielsweise zweifarbig ausgeführt ist. Unterhalb der schwenkbaren Hauben 42 verbergen sich die durchgeschleifte Zwischenkreisverschienung und die durchgeschleifte Versorgungsspannung. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anordnung der Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 ist der obere Teil der Abdeckung 2 wesentlich kompakter ausgeführt. Dadurch, dass Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 ebenfalls im oberen abdeckbaren Teil dieser frontseitigen Abdeckung 2 verlegt sind, entfällt somit ein separates Einspeisen einer Versorgungsspannung an jedem Modul 90, 92 und 94. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die frontseitige Abdeckung ein Kunststoffspritzteil ist.
