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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stecker gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Es sind elektrische Stecker bekannt, um die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen elektrischen Verbrauchern und einem elektrischen Energieversorgungsnetz herzustellen.
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Es sind weiters steckbare Überspannungsableiter bekannt, welche zwischen eine Steckdose und einen Stecker platziert werden können, um für das nachgeschaltete Gerät schädliche Überspannungen gegebenenfalls abzuleiten. Derartige bekannte steckbare Überspannungsableiter weisen in der Regel teilbare Gehäuse auf, um gegebenenfalls einen Austausch fehlerhafter Komponenten zu ermöglichen. Dadurch ermöglichen derartige Überspannungsableiter jedoch auch Manipulationen, im Sinne unsachgemäßer Veränderungen, welche oftmals die Ursache gefährlicher elektrischer Fehler darstellen.
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Weiters weist die Kombination aus steckbarem Überspannungsableiter und Stromkabel den Nachteil einer zusätzlichen Steckerverbindung und einer großen Bauhöhe auf, weshalb oftmals auf den zusätzlichen Schutz durch derartige Überspannungsableiter verzichtet wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher einen elektrischen Stecker der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, und mit welchem eine weite Verbreitung von Überspannungsschutzschaltungen unterstützt werden kann, und ein weitestgehend manipulationssicherer Schutz gegen Überspannungen erzielt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
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Dadurch kann ein elektrischer Stecker geschaffen werden, welcher eine Überspannungsschutzschaltung als integralem Teil mit umfasst. Dadurch kann auf ein nachträgliches Zusammenschalten einer separaten Überspannungsschutzschaltung verzichtet werden, wodurch die Verbreitung derartiger Überspannungsschutzschaltungen deutlich erhöht werden kann, und dadurch die Sicherheit in elektrischen Anlagen, insbesondere im Bereich der sog. Consumer-Elektronik, an sich erhöht werden kann. Insbesondere besteht dabei die Möglichkeit derartige Stecker bereits zur Erstausstattung empfindlicher elektronischer Geräte zu machen. Bei der bevorzugt einstückigen Ausbildung des Gehäuses können weiters unbefugte Manipulationen an Überspannungsschutzschaltungen verhindert werden.
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Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Ansprüche Bezug genommen, wodurch die Ansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:
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1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckers;
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2 ein Blockschaltbild einer besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckers;
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3 eine erste bevorzugte Ausbildung eines Teils eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckers im Aufriss;
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4 der Teil gemäß 3 in axonometrischer Darstellung; und
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5 eine bevorzugte Ausführungsform eines elektrischen Steckers mit einem Teil gemäß 3 oder 4 in axonometrischer Darstellung.
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Die 1, 2 und 5 zeigen einen elektrischen Stecker 1 mit Eingangsanschlüssen 2, einem Ausgang 3 und einem Gehäuse 4, wobei die Eingangsanschlüsse 2 zumindest zwei Anschlüsse L, N zur Stromversorgung eines Verbrauchers und einen Schutzleiteranschluss PE umfassen und der Ausgang 3 in einem Kabel 5 aus dem Gehäuse 4 geführt ist, wobei in dem Gehäuse 4 eine Überspannungsschutzschaltung 6 angeordnet ist.
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Dadurch kann ein elektrischer Stecker 1 geschaffen werden, welcher eine Überspannungsschutzschaltung 6 als integralem Teil mit umfasst. Dadurch kann auf ein nachträgliches Zusammenschalten einer separaten Überspannungsschutzschaltung verzichtet werden, wodurch die Verbreitung derartiger Überspannungsschutzschaltungen 6 deutlich erhöht werden kann, und dadurch die Sicherheit in elektrischen Anlagen, insbesondere im Bereich der sog. Consumer-Elektronik, an sich erhöht werden kann. Insbesondere besteht dabei die Möglichkeit derartige Stecker 1 bereits zur Erstausstattung empfindlicher elektronischer Geräte zu machen. Bei der bevorzugt einstückigen Ausbildung des Gehäuses 4 können weiters unbefugte Manipulationen an Überspannungsschutzschaltungen 6 verhindert werden.
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Bei einem elektrischen Stecker 1 im Sinn der gegenständlichen Erfindung kann es sich um jede Art eines Steckers 1 handeln, welcher zur mechanischen Kopplung mit einem anderen Stecker bzw. einer Vorrichtung, wie etwa einem elektrischen Gerät oder einer Steckdose, vorgesehen und/oder geeignet ist, sowie zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung, zur Übertragung elektrischer Energie und/oder elektrischer Signale und/oder Nachrichten in elektrischer Form. Bevorzugt handelt es sich bei einem gegenständlichen elektrischen Stecker 1 um einen Stecker bzw. einen Elektrostecker zur Niederspannungsenergieübertragung, insbesondere im Bereich der zweipoligen Hausinstallationsanlagen mit beispielsweise 110 V oder 240 V Versorgungsspannung, wobei auch ein Einsatz im Bereich der Drehstromversorgung vorgesehen sein kann. Besonders bevorzugt ist die Ausbildung des gegenständlichen elektrischen Steckers 1 als Schutzkontaktstecker, wobei selbstverständlich die in unterschiedlichen Ländern bzw. Regionen gebräuchlichen Formen, insbesondere hinsichtlich der Formgebung und der Anordnung der Eingangsanschlüsse 2, vorgesehen sein können.
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Gegenständliche elektrische Stecker 1 weisen ein Gehäuse 4 auf, welches die unterschiedlichen Anschlüsse trägt, und weitere elektrische Baugruppen beherbergt. Die Ausbildung des Gehäuses 4 wird an weiterer Stelle beschrieben.
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Gegenständliche elektrische Stecker 1 weisen Eingangsanschlüsse 2 auf, welche bevorzugt als elektrische Steckkontakte ausgebildet sind, welche sich aus dem Gehäuse 4 erheben. Derartige Steckkontakte werden im Bereich der Elektrotechnik auch als männliche Kontakte bezeichnet.
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Die Eingangsanschlüsse 2 umfassen zumindest zwei Anschlüsse L, N zur Stromversorgung eines Verbrauchers, wobei es sich in der Regel um einen Anschluss für eine stromführende Phase L sowie einen Anschluss für einen Neutralleiter N handelt. Weiters umfassen die Eingangsanschlüsse 2 einen Schutzleiteranschluss PE.
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Der elektrische Stecker 1 weist weiters einen Ausgang 3 auf, welcher in einem Kabel 5 aus dem Gehäuse 4 geführt ist. Als Kabel 5 wird dabei eine nach Außen elektrisch isolierte, elektrisch leitfähige Verbindung mit deutlicher Längserstreckung bezeichnet, welche gegenüber dem Gehäuse 4 des elektrischen Steckers 1 eine geringere Biegesteifigkeit bzw. gewisse Flexibilität aufweist.
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Der Ausgang 3 umfasst die Summe aller aus dem Gehäuse 4 wieder austretenden elektrischen Leiter 10, 11, 12, welche gemeinsam in dem Kabel 5 geführt werden. Der Ausgang 3 umfasst daher wenigstens drei elektrische Leiter 10, 11, 12, einen ersten Leiter 10 für die stromführende Phase L, einen zweiten Leiter 11 für den Neutralleiter N, sowie einen dritten Leiter 12 für den Schutzleiter PE.
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Es ist vorgesehen, dass in dem Gehäuse 4 eine Überspannungsschutzschaltung 6 angeordnet ist. Die 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen derartiger Stecker 1.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines gegenständlichen elektrischen Steckers 1 ist vorgesehen, dass das Gehäuse 4 als die Überspannungsschutzschaltung 6 umschließender Gussbauteil ausgebildet ist. Dabei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Gussbauteil als Spritzgussbauteil ausgebildet ist. Durch die Ausbildung des Gehäuses 4 als Gussbauteil, welcher die Überspannungsschutzschaltung 6 umschließt, kann ein besonders wirksamer Schutz der Überspannungsschutzschaltung 6 gegen äußere Einwirkungen und/oder Manipulationen gewährleistet werden.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft und wirksam erwiesen, dass das Gehäuse 4 mit einer einstöckigen Außenoberfläche ausgebildet ist. Durch das Fehlen von Fugen, weist ein derartig einstückig ausgebildetes Gehäuse 4 weniger Schwachstellen auf als mehrstückige Gehäuse 4.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Gehäuse 4 im Spritzguss aus einem langzeitelastischen Kunststoff hergestellt wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass sowohl das gesamte Gehäuse 4 derart gebildet wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse 4 ein inneres Gehäuse aufweist, in welchem die elektrischen Bauteile des elektrischen Steckers 1 angeordnet sind, und welches innere Gehäuse von einem weiteren äußeren Gehäuse, welches als Gussbauteil ausgebildet ist, einstückig umschlossen ist. Ein derartig ausgebildetes Gehäuse ist in den Figuren nicht dargestellt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines gegenständlichen elektrischen Steckers 1 ist vorgesehen, dass das Gehäuse 4 durchscheinend bzw. trasluzent ausgebildet ist. Der Begriff „durchscheinend” bezeichnet dabei die Eigenschaft einer wenigstens bereichsweisen partiellen Lichtdurchlässigkeit, welche auch als Transluzenz bezeichnet werden kann. Dadurch besteht die Möglichkeit einer nachträglichen visuellen Qualitätskontrolle des elektrischen Steckers 1. Dadurch wird im Fehlerfall die Ursachensuche vereinfacht. Dadurch kann bei Anordnung visueller Signalmittel im oder am elektrischen Stecker auf das separate Vorsehen von Fensteröffnungen verzichtet werden, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht werden kann.
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Durch die durchscheinende Ausführung des Gehäuses 4 besteht weiters die Möglichkeit auch während des Betriebs, und insbesondere nach einer abgeleiteten Überspannung, den inneren Zustand des elektrischen Steckers zu überprüfe. Dadurch können Veränderungen an den elektrischen Baugruppen und/oder dem Gehäuse 4 selbst, welche auf ein Übermaß an Wärmeeinwirkung zurückzuführen sind, sicher festgestellt werden. Derartige Veränderungen können etwa als verschmorte oder opake Bereiche erscheinen, bzw. als lokale Blasenbildung innerhalb des Gehäuses 4. Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass das durchscheinend ausgebildete Gehäuse 4 einen Werkstoff, insbesondere ein Polymer, umfasst, welcher bei einer vorgebbaren Erwärmung nach der Herstellung des Gehäuses, eine vorgebbare Veränderung wenigstens einer optischen Eigenschaft erfährt. Dies kann etwa auch als Indikator für eine zu hohe elektrische Leistung dienen. Dadurch kann ein Benutzer auf eine Überlastung und möglicherweise nicht mehr gegebene Betriebssicherheit des elektrischen Steckers hingewiesen werden.
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In dem Gehäuse des elektrischen Steckers 1 ist eine Überspannungsschutzschaltung 6 angeordnet. Dabei kann es sich um jede Art einer Überspannungsschutzschaltung 6 handeln, beispielsweise kann jede Art einer Schaltung umfassend wenigstens einen Varistor 8 und/oder wenigstens eine Suppressordiode und/oder wenigstens einen Gasableiter vorgesehen sein. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckers 1. An dem Gehäuse 4 sind die drei Eingangsanschlüsse 2 für die Phase L, den Neutralleiter N und den Schutzleiter PE gelagert bzw. befestigt. Diese sind jeweils über elektrische Leiter 10, 11, 12 mit der nicht näher angeführten Überspannungsschutzschaltung 6 verbunden, und verlaufen von dieser weiter zum Ausgang 3, welcher in Form eines Kabels 5 aus dem Gehäuse 4 geführt ist.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Überspannungsschutzschaltung 6 umfassend wenigstens einen Varistor 8 ausgebildet ist. Dies weist den Vorteil einer sehr kurzen Ansprechzeit, sowie einem hohen Energieaufnahmevermögen auf. Der jeweils verwendete wenigstens eine Varistor 8 ist dabei hinsichtlich dessen Schwellspannung an das zu schützende elektrische Gerät und/oder die lokale Netzspannung anzupassen.
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Nachfolgend werden besonders bevorzugte schaltungstechnische Umsetzungen- einer Überspannungsschutzschaltung 6 beschrieben. Es kann bei jeder der nachfolgenden Überspannungsschutzschaltungen 6 vorgesehen sein, seriell zu den Varistoren 8 Leistungswiderstände zur Strombegrenzung vorzusehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen Steckers 1 ist vorgesehen, dass die Überspannungsschutzschaltung 6 Varistoren 8 umfasst, wobei die Varistoren 8 jeweils einen der Anschlüsse L, N zur Stromversorgung mit dem Schutzleiteranschluss PE schaltungstechnisch verbinden. Dabei ist etwa die Phase L mittels einem ersten Varistor 8 schaltungstechnisch mit dem Schutzleiter PE verbunden, und der Neutralleiter N ist schaltungstechnisch mittels einem zweiten Varistor 8 mit dem Schutzleiter PE verbunden. Dadurch können schnell und wirksam Überspannungen gegenüber Erde abgeführt werden, ohne einen Schaden an einem nachgeschalteten Gerät zu verursachen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen Steckers 1 ist vorgesehen, dass ein weiterer Varistor 8 schaltungstechnisch die beiden Anschlüsse L, N zur Stromversorgung miteinander verbindet. Dabei ist etwa die Phase L mittels einem dritten Varistor schaltungstechnisch mit dem Neutralleiter N verbunden. Dadurch können schnell und wirksam Überspannungen zwischen der Phase L und dem Neutralleiter N abgeführt werden, ohne einen Schaden an einem nachgeschalteten Gerät zu verursachen.
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Bei elektrischen Steckern 1 für elektrische Netzte mit mehreren Phasen bzw. Außenleitern, wie etwa einem Drehstromnetz, ist bevorzugt vorgesehen, jeweils einen Varistor schaltungstechnisch zwischen den Außenleitern und dem Neutralleiter N anzuordnen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl eine eigenständige Ausbildung der beiden vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen sein kann, als auch eine Kombination der beiden Ausführungsformen. Eine derartige Kombination zeigt etwa 2.
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In Weiterführung der gegenständlichen Erfindung kann weiters vorgesehen sein, dass in dem Gehäuse 4 ein Leuchtmittel 7 zur Anzeige einer Betriebsbereitschaft angeordnet ist. Dabei kann es sich um jede Art eines elektrischen Leuchtmittels 7, etwa einer Glühlampe oder einer LED, handeln. Das Leuchtmittel 7 kann dabei zur Anzeige einer Betriebsbereitschaft des elektrischen Steckers 1 vorgesehen sein, und entsprechend schaltungstechnisch in dem elektrischen Stecker 1 angeordnet sein. Es kann weiters vorgesehen sein, dass das Leuchtmittel 7 zur Anzeige einer Betriebsbereitschaft der Überspannungsschutzschaltung 6 vorgesehen ist, und entsprechend schaltungstechnisch mit der Überspannungsschutzschaltung 6 verbunden ist.
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Sofern für den sicheren Betrieb des Leuchtmittels 7 erforderlich, ist die Anordnung eines Vorwiderstandes 9 zur Begrenzung der Spannung an dem Leuchtmittel 7 vorgesehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Leuchtmittel 7 in einer Verbindungsleitung zwischen den Anschlüssen L, N zur Stromversorgung angeordnet ist. Dadurch kann die Betriebsbereitschaft des elektrischen Steckers 1 angezeigt werden, sowie das Auftreten von Überspannungen zwischen dem Neutralleiter N und der Phase L.
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2 zeigt ein Blockschaltbild einer besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckers 1. An dem Gehäuse 4 sind die drei Eingangsanschlüsse 2 für die Phase 1, den Neutralleiter N und den Schutzleiter PE gelagert bzw. befestigt. Diese sind jeweils mittels elektrischer Leiter 10, 11, 12 mit dem Ausgang 3 verbunden, welcher in Form eines Kabels 5 aus dem Gehäuse 4 geführt ist. Der, mit der Phase L verbundene erste Leiter 10 ist mittels einem ersten Varistor 8 schaltungstechnisch mit dem dritten Leiter 12 verbunden, welcher mit dem Schutzleiter PE verbunden ist. Weiters ist der zweite Leiter 11, welcher schaltungstechnisch mit dem Neutralleiter N verbunden ist, schaltungstechnisch mittels einem zweiten Varistor mit dem dritten Leiter 12 verbunden. Kreuzförmige schaltungstechnische Verbindungen zwischen Leitern sind in 2 durch Punkte gekennzeichnet. Die Phase L bzw. der erste Leiter 10 ist mittels einem dritten Varistor schaltungstechnisch mit dem Neutralleiter N bzw. dem zweiten Leiter 11 verbunden. Die Phase L ist weiters mittels einem elektrischen Leuchtmittel 7 mit dem Neutralleiter N schaltungstechnisch verbunden. In der entsprechenden Verbindungsleitung ist weiters ein Vorwiderstand 9 schaltungstechnisch angeordnet.
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Die 3 und 4 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform eines Teiles eines erfindungsgemäßen Steckers 1, wobei die vorgesehenen Varistoren 8 auf einer Platine 13 angeordnet sind. Die elektrischen Eingangsanschlüsse 2 sind in einer sog. Steckerbrücke 14 gehalten. Gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Platine 13 mit einer Steckerbrücke 14 elektrisch leitend verpresst ist. Dadurch kann auf weitere Montageschritte verzichtet werden. Durch das Verpressen kann in lediglich einem einzigen Montageschritt eine dauerhaft elektrisch leitfähige Verbindung geschaffen werden.
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Besagte Verpressung kann dabei auf unterschiedliche Art erfolgen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass an der Platine 13, insbesondere an einer – den Eingangsanschlüssen 2 zugewandten – Seite der Platine 13, jeweils ein Stift 15 für jeden der Eingangsanschlüsse 2, L, N zur Stromversorgung angeordnet ist. Daher gemäß der dargestellten Ausführungsform je ein Stift 15 für die Kontaktierung der beiden Anschlüsse L, N zur Stromversorgung. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Eingangsanschluss 2 für den Schutzleiteranschlusses PE ebenfalls mittels eines Stifts 15 kontaktiert ist, und entsprechend ein weiterer Stift vorgesehen ist. Es kann jedoch auch eine abweichende Kontaktierung vorgesehen sein. Die Steckerbrücke 14, insbesondere Bereiche der Eingangsanschlüsse 2, weisen bevorzugt entsprechende Aufnahmen 16, etwa Sacklöcher, für besagte Stifte 15 auf. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, jeder dieser Stifte 15 – unter Ausbildung einer Presspassung – in einer dieser Aufnahmen 16 der Steckerbrücke 14 angeordnet ist. An der Platine 13 sind weiters Lötfahnen 17 angeordnet, zur Kontaktierung der Leiter 10, 11, 12 des Ausgangs 3. Dabei kann auch eine andere Art der Verbindung vorgesehen sein. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckers 1 mit einem vorstehend beschriebenen Teil, wobei das Gehäuse 4 als Spritzgussbauteil ausgebildet ist.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckers 1, wobei der elektrische Stecker 1 Eingangsanschlüsse 2 und einen Ausgang 3 aufweist, wobei die Eingangsanschlüsse 2 zumindest zwei Anschlüsse L, N zur Stromversorgung eines Verbrauchers und einen Schutzleiteranschluss PE umfassen, kann vorgesehen sein, dass eine Überspannungsschutzschaltung 6 unter Ausbildung eines Gehäuses 4 des elektrischen Steckers 1 eingegossen und/oder umspritzt wird, wobei der Ausgang 3 in einem Kabel 5 aus dem Gehäuse 4 geführt wird. Dadurch werden die eingangs bereits dargelegten vorteilhaften Wirkungen erzielt. Weitere Verfahrensschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckers 1 leiten sich aus der vorstehenden Vorrichtungsbeschreibung ab.
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Weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen weisenlediglich einen Teil der beschriebenen Merkmale auf, wobei jede Merkmalskombination, insbesondere auch von verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen, vorgesehen sein kann.
