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Die Erfindung betrifft eine steckbare Gerätekombination aus einem sockelartigen Unterteil und einem Steckmodul, wobei das Unterteil elektrische Anschlussklemmen und das Steckmodul mindestens ein elektrisches Bauteil enthält. Das Steckmodul wird in einer Einschubrichtung in das Unterteil eingeschoben, wobei zwischen dem Steckmodul und dem sockelartigen Unterteil elektrische Steckverbindungen vorgesehen sind, die eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Bauteil, dem eingeschobenen Steckmodul sowie den elektrischen Anschlussklemmen des Unterteils herstellen. Zur mechanischen Sicherung des in das Unterteil eingeschobenen Steckmoduls ist zwischen dem Steckmodul und dem Unterteil eine mechanische Rastverbindung vorgesehen, die aus einem Rastnocken und einer Rastöffnung besteht, welche bei eingestecktem Steckmodul in Rastrichtung ineinandergreifen.
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Eine derartige Gerätekombination wird als Überspannungsschutzelement in elektrischen Anlagen, Schaltschränken und dgl. verwendet. Im Steckmodul ist ein Überspannungsschutzelement vorgesehen, z. B. eine Funkenstrecke, ein Varistor, ein Gasableiter oder ein ähnliches Element. Die Unterteile sind meist als sockelartige, U-förmige Aufnahmen vorgesehen, welche z. B. auf einer Hutschiene in einem Schaltschrank montiert sind. Die offenen Schenkel des U-förmigen Unterteils umgreifen das Steckmodul seitlich und führen dieses beim Einschieben in die Aufnahme.
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Eine derartige Gerätekombination ist aus der
DE 20 2006 021 210 U1 bekannt. Da mit der Gerätekombination Überspannungen, wie sie bei Blitzeinschlag oder dgl. auftreten, abgeleitet werden sollen, muss gewährleistet sein, dass im Betriebsfall auftretende erhebliche Stoßströme von mehreren 1.000 Ampere über die entsprechenden Kontakte elektrisch sicher geführt werden. Daher ist vorgesehen, zur mechanischen Sicherung des Steckmoduls gegen elektrodynamische Kraftwirkungen eine Verrastung auszubilden, die das eingesteckte Steckmodul im Unterteil formschlüssig sichert. An dem Steckmodul sind daher Rastzungen vorgesehen, die – quer zur Einschubrichtung – in Rastöffnungen eingreifen und eine konstruktive Sicherung des Steckmoduls im Unterteil herstellen. Der konstruktive Aufwand mit Rastzungen ist jedoch sehr hoch; bei Alterung der Rastzungen kann oft die für eine sichere Verrastung notwendige Federkraft nicht mehr bereitgestellt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine steckbare Gerätekombination der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, dass eine einfache und sichere mechanische Verrastung des Steckmoduls mit dem Unterteil einer Gerätekombination hergestellt ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Rastöffnung und der Rastnocken greifen in Einschubrichtung des Steckmoduls in das Unterteil formschlüssig ineinander, wobei die Rastrichtung der Rastverbindung und die Einschubrichtung des Steckmoduls in das Unterteil in gleicher Richtung orientiert sind. Somit ist die Richtung zum Einschieben des Steckmoduls in das Unterteil die gleiche wie die Rastrichtung, in der der Rastnocken und die Rastöffnung eingeschoben wird. Der Benutzer spürt beim Einschieben des Steckmoduls den erhöhten Rastwiderstand, den er zum vollständigen Einschieben des Steckmoduls in das Unterteil überwinden muss. Dadurch hat der Benutzer die Gewähr, dass nach Überwindung der Rastkraft der Rastverbindung das Steckmodul sicher im Unterteil gehalten und mechanisch gegen elektrodynamische Kräfte gesichert ist. Auch in einem mobilen Einsatz gewährleistet die erfindungsgemäße Rastverbindung eine mechanisch hoch belastbare Sicherung gegen Erschütterungen, Vibrationen und Schwingungen. Das Steckmodul ist mechanisch sicher im sockelartigen Unterteil gehalten.
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In einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung liegen der Rastnocken und die Rastöffnung in einer gemeinsamen Ebene. Dadurch ist ein einfaches Einschieben des Rastnockens in die Rastöffnung in Einschubrichtung des Steckmoduls möglich.
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Der Rastnocken besteht aus einem scheibenförmigen Grundkörper, der in Rastrichtung über eine Einschuböffnung in die Rastöffnung eingeschoben wird. Dabei weist die Einschuböffnung einen Aufnahmemund auf, dessen quer zur Rastrichtung gemessene Mundbreite kleiner ist als die in gleicher Richtung gemessene Kopfbreite des Rastnockens. Um das Steckmodul also vollständig in das Unterteil einzuschieben, muss der Rastnocken über den engeren Aufnahmemund in die Rastöffnung eintreten; die dabei aufzubringende Rastkraft ist ein für den Benutzer deutlich spürbarer Widerstand, nach dessen Überwindung der Benutzer die Gewähr hat, dass sowohl die elektrische Kontaktierung fehlerfrei erfolgt ist als auch die mechanische Sicherung des Steckmoduls im Unterteil hergestellt ist.
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In einem Ausführungsbeispiel sind der Rastnocken am Unterteil und die Rastöffnung am Steckmodul ausgebildet.
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Die Verrastung der Rastverbindung, d. h. das Einschieben des Rastnockens in die Rastöffnung erfolgt unter elastischer Verformung des Materials, z. B. des Materials des Rastnockens oder des Materials, welches die Rastöffnung umgibt. Zweckmäßig ist sowohl das Gehäuse des Steckmoduls als auch das Gehäuse des Unterteils aus Kunststoff gefertigt, so dass in einfacher Weise eine elastische Materialverformung möglich ist.
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In Seitenansicht ist das Unterteil U-förmig mit zwei Schenkeln ausgebildet, wobei das Steckmodul zwischen den Schenkeln des Unterteils gehalten ist und in Einschubrichtung zwischen den Schenkeln des U-förmigen Unterteils geführt ist.
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Das Unterteil weist einen Anschlusssockel mit einer Oberseite und zwei Längsseiten auf, wobei ein Rastnocken auf zumindest einer Längsseite des Anschlusssockels ausgebildet ist. Die Lage des Rastnockens auf der Längsseite ist so vorgesehen, dass der Rastnocken unterhalb der Oberseite des Anschlusssockels liegt. Dabei kann der Rastnocken mit einer Flachseite auf der Längsseite des Anschlusssockels festliegen, insbesondere einteilig mit diesem ausgebildet sein.
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Das Steckmodul weist eine Bodenplatte auf, welche Teile der Steckverbindung zur elektrischen Kontaktierung mit dem Unterteil trägt.
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Das Steckmodul umfasst ferner Seitenwangen, die die Bodenplatte des Steckmoduls in Einschubrichtung überragen, wobei zumindest eine Seitenwange mit einer Rastöffnung ausgebildet ist, die in ihrem Rand gestaltet ist.
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Eine Seitenwange des Steckmoduls ist in einer Wandaussparung der Außenwand des Unterteils aufgenommen und bildet zusammen mit dieser eine Außenseite der Gerätekombination.
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Die Seitenwange des Steckmoduls und die Außenwand des Unterteils bilden eine gemeinsame Ebene, in der die Rastverbindung liegt. Der flächige Rastnocken und die flächige Rastöffnung sind Teile der gemeinsamen Ebene.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im Einzelnen beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:
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1 in isometrischer Ansicht eine Gerätekombination aus einem sockelartigen Unterteil mit einem eingesteckten Steckmodul,
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2 in Seitenansicht die Gerätekombination nach Anspruch 1 mit vom Unterteil getrenntem Steckmodul,
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3 eine isometrische Ansicht auf die Anschlussseite des Steckmoduls,
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4 eine isometrische Ansicht des Grundkörpers des Steckmoduls,
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5 eine isometrische Ansicht des Grundkörpers des Unterteils,
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6 einen Schnitt durch die Grundkörper der Gerätekombination in Höhe der Rastverbindung,
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7 einen Schnitt durch die Gerätekombination längs der Linie VII-VII in 1.
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Die in 1 gezeigte Gerätekombination 1 wird zum Schutz vor Überspannungen in elektrischen Anlagen, Schaltschränken und dgl. eingesetzt. Die Gerätekombination 1 besteht aus einem sockelartigen Unterteil 2 und einem in das Unterteil 2 einzuschiebenden Steckmodul 3. Das Unterteil 2 hat in Seitenansicht eine etwa U-förmige Gestalt mit zwei Schenkeln 21 und 22, die die Schenkel des U bilden. Die Schenkel 21 und 22 begrenzen eine Steckaufnahme 20 für das Steckmodul 3.
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Das Unterteil 2 der Gerätekombination 1 weist auf seiner der Steckaufnahme 20 gegenüberliegenden Seite eine Befestigungsaufnahme 23 auf, z. B. zum Festlegen des Unterteils 2 auf einer nicht dargestellten Hutschiene. Wie 2 zeigt, ist in der Befestigungsaufnahme 23 eine Verriegelungsvorrichtung 24 vorgesehen, mit der das Unterteil 2 in an sich bekannter Weise auf einer Hutschiene verriegelnd aufgeklipst wird.
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Das Unterteil 2 weist im Bereich seiner Schenkel 21 und 22 Anschlussklemmen 25, 26, 27 und 28 auf, mit denen das Unterteil 2 in die Elektrik der Schaltung, z. B. des Schaltschranks eingebunden wird. Im Unterteil 2 sind ferner elektronische Bauelemente vorgesehen, die eine elektrische Basiskonfiguration bilden, auch wenn das Steckmodul 3 aus dem Unterteil 2 herausgezogen ist.
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Die Steckaufnahme 20 hat eine durch den Abstand der Schenkel definierte Breite B, die der Breite B des Steckmoduls 3 entspricht (2, 5). Auf ihren einander zugewandten Schenkelseiten 29 sind Führungsrippen 30 vorgesehen, denen – vgl. 4 – im Gehäuse des Steckmoduls 3 ausgebildete Führungsnuten 31 zugeordnet sind. Die Führungsrippen 30 gewährleisten in Verbindung mit den Führungsnuten 31 ein lagerichtiges Einstecken des Steckmoduls 3 in die Steckaufnahme 20. Dabei liegen die Führungsrippen 30 außermittig auf der Schenkelseite 29, wodurch ein lagerichtiges Einschieben des Steckmoduls 3 in die Steckaufnahme 20 nur in einer vorgegebenen Drehlage möglich ist.
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Das Unterteil 2 weist einen zwischen den Schenkeln 21 und 22 liegenden Anschlusssockel 4 auf, in dem Steckbuchsen 5 einer elektrischen Steckverbindung 6 zwischen dem Unterteil 2 und dem Steckmodul 3 vorgesehen sind. Der Anschlusssockel 4 weist eine Oberseite 7 und zwei Längsseiten 8 auf, wobei sich. die Längsseiten in Längsrichtung des Unterteils 2 erstrecken.
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Der Anschlusssockel 4 liegt zwischen zwei Außenwänden 10 des Unterteils 2, die mit einem Abstand A (5) zueinander liegen, welcher die Breite des Unterteils 2 begrenzt. Die Außenwände 10, der Anschlusssockel 4 und die Schenkel 21 und 22 des Unterteils 2 bilden ein einteiliges Bauteil, welches insbesondere ein Gehäuse darstellt und zweckmäßig aus Kunststoff gefertigt ist.
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Im Gehäuse des Steckmoduls 3 sind elektrische Bauteile 9 vorgesehen, z. B. Überspannungsschutzelemente wie Funkenstrecken, Varistoren, Gasableiter oder ähnliche Bauteile. Diese im Steckmodul 3 vorgesehenen Bauteile 9 werden über die elektrische Steckverbindung 6 mit dem Unterteil 2, insbesondere den Anschlussklemmen 25, 26, 27 und 28 des Unterteils 2 elektrisch verbunden. Hierzu sind am Boden 11 des Unterteils 2 Steckzungen 15 vorgesehen, die sich in Einschubrichtung 40 des Steckmoduls 3 erstrecken und denen jeweils eine Steckbuchse 5 im Anschlusssockel 4 des Unterteils 2 zugeordnet ist.
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Ist das Steckmodul 3 – wie in 1 gezeigt – in das Unterteil 2 eingeschoben, stellt die elektrische Steckverbindung 6 eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Bauteil 9 eingeschobenen Steckmodul 3 und den elektrischen Anschlussklemmen 25, 26, 27 und 28 des Unterteils 2 her. Die Steckverbindung 6 ist so ausgebildet, dass eine Kontaktierung nur in einer bevorzugten Drehlage des Steckmoduls 3 relativ zum Unterteil 2 möglich ist; diese Drehlage ist durch die Anordnung jeweils einer Führungsrippe 30 auf einem Schenkel 21 und 22 in Kombination mit der Führungsnut 31 in dem Gehäuse des Steckmoduls 3 bestimmt.
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Das Gehäuse des insbesondere quaderförmigen Steckmoduls 3 ist so ausgebildet, dass seine Flachseiten bildenden Seitenwände 13 den Boden 11 in Einschubrichtung 40 überragen. Wie die 2 und 3 zeigen, überragen die Seitenwände 13 den Boden 11 um ein maximales Maß u.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist jede Seitenwand 13 des Steckmoduls 3 eine überstehende Seitenwange 14 auf, wobei der Abstand s der Seitenwangen 14 der Breite A (5) des Anschlusssockels 4 entspricht. Beim Einschieben des Steckmoduls 3 in das Unterteil 2 in Einschubrichtung 40 fädeln zunächst die Führungsrippen 30 des Unterteils 2 in die Führungsnuten 31 in den zugewandt liegenden Gehäuseflächen des Steckmoduls 3 ein. Da die Führungsrippen 30 wie die Führungsnuten 31 außermittig liegen, wie die unterschiedlich großen Abstände z1 und z2 in 4 zeigen, muss das Steckmodul 3 lagerichtig eingeschoben werden, damit die Kontaktzungen 15 in die Steckbuchsen 5 einfahren können. Bei falscher Drehlage des Steckmoduls 3 stoßen zumindest eine Kontaktzunge 15a auf die Oberseite 7 des Anschlusssockels 4 auf und verhindern eine elektrische Kontaktierung der Steckverbindung 6. Nur bei lagerichtiger Drehlage des Steckmoduls 3 fahren die Steckzungen 15, 15a in die zugeordneten Steckbuchsen 5 ein und stellen eine elektrische Kontaktierung der Bauteile 9 mit den Anschlussklemmen 25, 26, 27 und 28 her. Dabei übergreifen die Seitenwangen 14 den Anschlusssockel 4 seitlich; der Anschlusssockel 4 liegt zwischen den Seitenwangen 14.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Außenwand 10 des Unterteils 2 eine Aussparung 32, in die die Seitenwangen 14 einer Seitenwand 13 des Steckmoduls 3 eingreift. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Seitenwange in Seitenansicht Teil eines Halbkreises mit dem Radius R; die Aussparung 32 hat eine entsprechende Gestalt mit einem Radius R1, der der Aufnahme der Seitengange 14 angepasst geringfügig größer ausgebildet ist. Die Seitenwange 14 liegt – wie 1 zeigt – etwa spielfrei in der Aussparung 32.
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Ist das Steckmodul 3 lagerichtig in das Unterteil 2 eingeschoben, stellt die Steckverbindung 6 die elektrische Kontaktierung zwischen den Bauteilen 9 im Steckmodul 3 und den Anschlussklemmen im Unterteil 2 her; zur Sicherung des in das Unterteil 2 eingeschobenen Steckmoduls 3 ist gemäß der Erfindung eine Rastverbindung 41 (1) vorgesehen, die dann formschlüssig ineinandergreift, wenn das Steckmodul 3 vollständig in das Unterteil 2 eingeschoben ist. Die formschlüssige Rastverbindung 41 sichert die elektrische Kontaktierung der Steckverbindung zwischen dem Steckmodul 3 und dem Unterteil 2 in Einschubrichtung formschlüssig.
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Die Gerätekombination 1 ist auf einander gegenüberliegenden Außenseiten mit je einer Rastverbindung 41 ausgebildet. Im Folgenden werden der Aufbau und die Funktion der Rastverbindung 41 bezogen auf eine der Außenseiten der Gerätekombination 1 beschrieben.
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Die Rastverbindung 41 ist gebildet aus einem Rastnocken 42 und einer diesem zugeordneten Rastöffnung 43. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, – vgl. 6 und 7 – dass der Rastnocken 42 und die Rastöffnung 43 in einer gemeinsamen Ebene 12 liegen, die durch die Seitenwand 13 des Steckmoduls 3 und die Außenwand 10 des Unterteils 2 bestimmt ist. Eine Seitenwand 13 des Steckmoduls 3 und eine Außenwand 10 des Unterteils 2 bilden eine der zwei Außenseiten der Gerätekombination 1.
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Der Rastnocken 42 besteht aus einem scheibenförmigen Grundkörper 44, der in der Ebene 12 liegt und in Rastrichtung 50 über eine Einschuböffnung 45 in die Rastöffnung 43 eingeschoben wird. Die Einschuböffnung 45 hat einen Aufnahmemund 46, dessen quer zur Rastrichtung 50 gemessene Mundbreite M kleiner ist als die in gleicher. Richtung gemessene Kopfbreite K des Rastnockens 42.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rastnocken 42 am Unterteil 2 und die Rastöffnung 43 am Steckmodul 3 ausgebildet. Andere Gestaltungen können zweckmäßig sein.
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Wie insbesondere 3 zeigt, haben die überstehenden Seitenwangen 14 der Seitenwände 13 am Steckmodul 3 eine in Rastrichtung 50 bzw. Einschubrichtung 40 gemessene Höhe H, die größer ist als die Höhe der Rastöffnung 43. Eine Rastöffnung 43 liegt somit vollständig in einer überstehenden Seitenwange 14, wobei der Aufnahmemund 46 im Rand 16 der Seitenwange 14 ausgebildet ist. Das in 3 gezeigte Steckmodul 3 macht deutlich, dass vorteilhaft an beiden Seitenwänden 13 des Steckmoduls 3 eine Rastverbindung 41 ausgebildet ist.
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Der Rastnocken 42 ist in der Ebene 12 der Außenwand 10 des Unterteils 2 ausgebildet; im Ausführungsbeispiel ragt der Rastnocken 42 in die Aussparung 32 ein. Bevorzugt liegt der Rastnocken 42 an der tiefsten Stelle der Aussparung 32 und die Rastöffnung 43 an der höchsten Stelle der überstehenden Seitenwange 14.
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Der Rastnocken 42 ist derart vorgesehen, dass sein scheibenförmiger Grundkörper 44 unterhalb der Oberseite 7 des Anschlusssockels 4 liegt. Dabei ist der Rastnocken 42 so vorgesehen, dass er mit seiner der Seitenfläche 8 zugewandten Flachseite auf der Seitenfläche 8 festliegt. Der Rastnocken 42 kann auch als zylindrische Erhebung in der Seitenfläche 8 vorgesehen sein, ohne dass eine Verbindung an der Außenwand 10 des Unterteils 2 gegeben ist.
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Beim Einschieben des Steckmoduls 3 in Einschubrichtung 40 kommt somit der scheibenförmige Grundkörper 44 des Rastnockens 42 am Aufnahmemund 46 der Rastöffnung 43 zu liegen. Durch entsprechenden Druck in Einschubrichtung 40 wird – unter elastischer Verformung des Materials – der Rastnocken 42 in die Rastöffnung 43 gedrängt, bis der scheibenförmige Grundkörper 44 die Engstelle des Aufnahmemundes 46 überwunden hat und in der größeren Rastöffnung 43 zu liegen kommt. In der durch die Außenwand 10 des Unterteils 2 und der Seitenwand 13 des Steckmoduls 3 gebildeten Ebene 12 ist das Steckmodul 3 formschlüssig mit dem Unterteil 2 verrastet.
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Zum Lösen des Steckmoduls 3 aus dem Unterteil 2 muss entgegen der Einschubrichtung 40 eine entsprechende Kraft aufgebracht werden, bis – unter elastischer Verformung des Materials – der Rastnocken 42 aus der Rastöffnung 43 durch den engeren Aufnahmemund 46 herausgleitet. Das Steckmodul 3 ist frei und kann entgegen der Einschubrichtung aus dem U-förmigen, sockelartigen Unterteil 2 herausgezogen werden.
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Die Rastverbindung 41 ist derart gestaltet, dass die Einschubrichtung 40 des Steckmoduls 3 und die Rastrichtung 50 der Rastverbindung 41 in gleicher Richtung orientiert sind, insbesondere genau die gleiche Richtung haben.
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Da das Steckmodul 3 in beiden Seitenwangen 14 eine Rastöffnung 43 aufweist und jeder Rastöffnung 43 am Anschlusssockel 4 in der Aussparung 32 ein Rastnocken 42 zugeordnet ist, erfolgt eine Verrastung des Steckmoduls 3 im Unterteil über zwei Rastverbindungen 41.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202006021210 U1 [0003]
