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Die Erfindung betrifft eine Anschlussanordnung, welche ein Bauelement mit einem Gehäuse und einen mit einem Anschluss des Bauelements elektrisch leitend angeordneten Anschlussdraht umfasst.
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Beispielsweise bei Bauelementen wie Relais werden zum Kontaktieren der Anschlüsse üblicherweise Litzen oder Litzendrähte, auch als Anschlussdrähte bezeichnet, verwendet. Diese Anschlussdrähte werden nach dem Stand der Technik außerhalb des Gehäuses des Bauelements an die sogenannten Pins oder Anschlussstifte des Bauelements angelötet oder angeschweißt.
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Derartige Löt- oder Schweißstellen, welche nachfolgend als Verbindungsstellen bezeichnet werden, sind aber bruchempfindlich und stellen eine mögliche Störquelle für die Funktionsweise des Bauelements wie auch der Schaltung in welcher sie eingebaut sind dar.
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Außerdem müssen diese Verbindungsstellen meist elektrisch isoliert werden, um eine sichere Funktionsweise der Schaltung zu gewährleisten und um Sicherheitsvorschriften zu entsprechen.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zur Isolation dieser Lötstellen einen sogenannten Schrumpfschlauch zu verwenden. Dieser Schrumpfschlauch ist beispielsweise ein Kunststoffschlauch, der sich unter Hitzeeinwirkung stark zusammenzieht und somit die Lötstelle und den an dieser Lötstelle angelöteten Anschlussdraht dicht umhüllt, elektrisch isoliert und mechanisch schützt.
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Ein weiteres Problem des bekannten Stands der Technik besteht darin, dass die an den Bauelementen angeordneten Anschlussstifte empfindlich gegenüber Zug-, Biege- oder Torsionskräften sind. Eine derartige zu große Belastung der Anschlussstifte kann zum Brechen des Anschlussstifts selbst oder zu einem Bruch des mit dem Anschlussstift verbundenen Spulenkörpers eines Relais oder zu Drahtrissen in der Wicklung des Relais führen. Außerdem kann sich der Anschlussstift auch aus seiner Halterung lösen. Derart hervorgerufene Defekte führen zu Störungen oder zum Ausfall des Bauelements wie beispielsweise einem Relais.
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Ein Anschluss von Litzendrähten als Anschlussdraht bietet Vorteile bei der Notwendigkeit eines flexiblen Einsatzes der Bauelemente in verschiedenen Baugruppen, wie beispielsweise einem Stromzähler. Somit ist ein Einlöten der Bauelemente in eine Platine oder Leiterplatte, wobei auf eine Zugentlastung verzichtet werden könnte, meist keine Alternative. Daher besteht weiterhin das Problem, dass nach dem Stand der Technik keine ausreichende Zugentlastung für die an den Anschlussstiften angelöteten Anschlussdrähte bereitgestellt wird.
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Aus der
KR 20060071102 ist eine Relaisabdeckung für ein Relais bekannt, mittels welcher ein Leitungsdraht fixiert und ein Einstanzen oder Quetschen eines Leitungsdrahts verhindert wird. Zu diesem Zweck ist eine zusätzliche Halterung vorgesehen, welche Vertiefungen aufweist, in welche die Leitungsdrähte in die Halterung eingelegt werden müssen.
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Vorgesehen ist es auch, dass die zusätzliche Halterung als ein Bestandteil des Gehäuses des Relais ausgeführt wird und mehrere Leitungsdrähte gleichzeitig aufnehmen und halten kann.
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Nachteilig an einer derartigen Lösung ist der erhöhte Aufwand für eine Halterung sowie der zusätzlich notwendige Montageaufwand zum Fixieren der Leitungsdrähte.
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Somit besteht ein Bedarf an einer Lösung die die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anschlussanordnung anzugeben, welche eine sichere Kontaktierung eines Bauelements mit mindestens einem Anschlussdraht ermöglicht, wobei der Aufwand für Montage und Kosten reduziert werden soll.
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Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 8 angegeben.
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Vorgesehen ist es, dass das Gehäuse des Bauelements zweiteilig ausgeführt wird und zwei Gehäusehälften aufweist. Sich gegenüberliegend werden in die erste und in die zweite Gehäusehälfte Aussparungen bzw. Teilöffnungen, wie beispielsweise Rundungen, eingebracht, welche bei einem Zusammensetzen der beiden Gehäuseteile zu einer baulichen Einheit eine resultierende Öffnung ausbilden. Diese resultierende Öffnung wird derart ausgebildet, dass diese eine ausreichende Größe zur Durchführung eines Anschlussdrahts oder einer Anschlusslitze aufweist. Eine Zugentlastung für diesen Anschlussdraht oder diese Anschlusslitze wird durch vorgesehene Knicke beim Verlegen des Anschlussdrahts oder der Anschlusslitze innerhalb der Gehäusehälften erreicht.
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Das Verlegen des Anschlussdrahts bzw. der Anschlusslitze kann beispielsweise mäanderförmig oder s-förmig im Gehäuse in einem Bereich zwischen der Löt- oder Schweißstelle am Bauelementanschluss und der sich ausbildenden resultierenden Öffnung erfolgen. Hierbei wird der Anschlussdraht bzw. die Anschlusslitze innerhalb des Gehäuses in einem begrenzten Raum verlegt, sodass dessen Beweglichkeit stark eingeschränkt ist. Diese Einschränkung der Beweglichkeit des Anschlussdrahts bzw. der Anschlusslitze bildet eine Zugentlastung aus, welche bei einer außerhalb des Gehäuses auftretenden Zugkraft entlang des Anschlussdrahts bzw. der Anschlusslitze ein Abreißen des Drahtes an der Löt- oder Schweißstelle oder eine Rissbildung der Löt- oder Schweißstelle wirksam verhindert.
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In einer besonderen Ausführung ist es vorgesehen, dass an zwei sich gegenüberliegenden Kanten der beiden Gehäuseteile beispielsweise sogenannte Kerben angeordnet sind, welche innerhalb der resultierenden Öffnung ein Klemmmittel zur Zugentlastung des Anschlussdrahts ausbilden. Zu diesem Zweck werden beispielsweise zwei dreieckförmige Kerben gegenüberliegend in die erste und in die zweite Gehäusehälfte eingebracht, welche bei einem Zusammensetzen der beiden Gehäuseteile zu einer baulichen Einheit, dem Gehäuse des Bauelements, die resultierende beispielsweise quadratische Öffnung im Bereich des Übergangs zwischen den beiden Gehäusehälften ausbilden.
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Vorgesehen ist es auch, dass die resultierende Öffnung in einem Untermaß ausgeführt wird, um die Wirkung einer Zugentlastung auf den Anschlussdraht auszuüben. Hierbei ist der Innendurchmesser der resultierenden, beispielsweise quadratischen, Öffnung selbst oder der resultierenden Öffnung mit den Klemmmitteln kleiner als der Außendurchmesser des Anschlussdrahts beziehungsweise der Anschlusslitze oder kleiner als der Außendurchmesser der Isolation des Anschlussdrahts beziehungsweise der Anschlusslitze.
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Vorteilhaft ist es auch, eine resultierende Öffnung in der Form einer Raute oder eines Rhombus durch die eingebrachten Kerben auszubilden. Alternativ kann die Öffnung auch rund oder elliptisch ausgebildet sein.
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Unabhängig von der konkret genutzten Form muss die resultierende Öffnung, welche durch die zwei sich in der ersten und in der zweiten Gehäusehälfte gegenüberliegend angeordneten sogenannten Kerben ausgebildet wird, in einem Untermaß ausgeführt sein. Somit ergibt sich die Wirkung einer Zugentlastung auf den Anschlussdraht, nach dem Einlegen des Anschlussdrahts in die resultierende Öffnung sowie dem Zusammenbau der beiden Gehäusehälften zu der baulichen Einheit.
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Weiterhin vorgesehen ist es, die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen einem Anschlussdraht und dem Bauelement innerhalb des Gehäuses des Bauelements herzustellen. Hierfür wird ein erstes Ende des Anschlussdrahts direkt mit einem Bauelementanschluss beispielsweise verlötet. Auch ein Umwickeln eines Bauelementanschlusses mit einem Anschlussdraht und ein nachfolgendes Verlöten dieser Verbindung ist vorgesehen. Der Anschlussdraht verläuft von seinem ersten Ende, welches mit dem Bauelementanschluss verbunden ist, beispielsweise in Form einer Schlaufe zu der das Klemmmittel ausbildenden resultierenden Öffnung und durch diese durch das Gehäuse des Bauelements nach außen. Außerhalb des Gehäuses des Bauelements kann das zweite Ende des Anschlussdrahts mit einem verzinnten Ende oder einem Steckverbinder ausgeführt werden.
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Ein derartiger Bauelementanschluss ist beispielsweise in einem Spulenkörper eines Relais eingebracht angeordnet und mit einem Ende mit einem die Wicklung des Relais ausbildenden Spulendraht elektrisch leitfähig verbunden. Das zweite Ende des Bauelementanschlusses ist zur Kontaktierung mit dem Anschlussdraht vorgesehen.
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Weiterhin vorgesehen ist es, den Anschlussdraht oder die Anschlusslitze in einem Winkel gegenüber der Längsachse des Bauelementanschlusses ausgerichtet zu verlöten. Dieser Winkel kann beispielsweise einen Wert von 30°, 45° oder 90° haben. Durch diesen Winkel wird ein Herausziehen des Bauelementanschlusses beispielsweise aus dem Spulenkörper verhindert. Wird zusätzlich das bereitgestellte Klemmmittel im Gehäuse des Bauelements zur Verbesserung der Zugentlastung genutzt, wird ein Herausziehen des Bauelementanschlusses weiter erschwert.
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Das Herstellen einer elektrisch leitfähigen Verbindung ist nicht auf Löten beschränkt. Alternativ kann beispielsweise auch eine Punktschweißverbindung genutzt werden.
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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen somit in einer Bereitstellung einer sicheren, höheren Auszugs-, Biege- oder Rotationskräften widerstehenden Anschlussanordnung eines Bauelements. Weiterhin werden die Materialkosten sowie die Montagekosten reduziert und der Bauraumbedarf für das Bauelement reduziert, da kein Schrumpfschlauch mehr benötigt wird und somit nicht angebracht werden muss.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
- 1: ein Relais nach dem Stand der Technik mit drei Anschlussstiften zum Anlöten je eines Anschlussdrahts,
- 2: eine vergrößerte Ansicht des Bereichs der Anschlussstifte des Relais aus der 1 nach dem Stand der Technik,
- 3a: eine erste erfindungsgemäße Anschlussanordnung,
- 3b: einen vergrößerten Auszug aus der 3a,
- 4a: eine alternative erfindungsgemäße Anschlussanordnung und
- 4b: einen vergrößerten Auszug aus der 4a.
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In der 1 ist ein Bauelement 1 nach dem Stand der Technik mit beispielsweise drei Anschlussstiften 4 zum Anlöten je eines Anschlussdrahts bzw. einer Anschlusslitze 3 dargestellt. Ein in der Erfindung gemeintes Bauelement 1 mit einem das Bauelement umgebenden Gehäuse 2 ist im Beispiel der 1 ein Relais, welches mindestens eine Spule, welche auch als Relaiswicklung bezeichnet wird, mit mehreren Windungen und elektrische Kontakte im Gehäuse 2 aufweist. Eine Beschränkung des Bauelements 1 auf ein Relais besteht jedoch nicht.
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Nach dem Stand der Technik werden Anschlussstifte 4 zur Kontaktierung des Bauelements 1 und eines Anschlussdrahts 3 durch das Gehäuse 2 hindurchgehend angeordnet. Üblicherweise sind diese Anschlussstifte 4 innerhalb des Gehäuses 2 direkt oder über ein weiteres leitendes Element beispielsweise mit den Enden eines eine Relaiswicklung ausbildenden Wickeldrahts verbunden. Außerhalb des Gehäuses 2 ist es vorgesehen, den Anschlussstift 4 mit dem Anschlussdraht 3 zu verlöten. Zu diesem Zweck wird ein Teil der Isolation des Anschlussdrahts 3 im Bereich der Lötstelle, welche eine elektrisch leitende Verbindung herstellt, entfernt und der Anschlussdraht 3 mit dem Anschlussstift 4 verlötet.
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Alternative Verfahren zur Herstellung einer Verbindung wie beispielsweise Punktschweißen sind möglich, haben aber keinen Einfluss auf die Notwendigkeit einer Isolation der hergestellten elektrisch leitfähigen Verbindung im Bereich der Lötstelle 6. Zu diesem Zweck wird üblicherweise ein Schrumpfschlauch 5 über dem nicht elektrisch isolierten Bereich der hergestellten Verbindung 6 angeordnet, welcher unter Einwirkung von Wärme schrumpft und somit den Bereich der Lötstelle 6 mit einer elektrischen Isolation umgibt.
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Einige Kunden fordern ein Anbringen von Anschlussdrähten 3 mit einem ersten Ende an die Anschlussstifte 4, wobei der Anschlussdraht 3 an seinem zweiten Ende isoliert, isoliert und verzinnt oder mit einem Stecker ausgeführt werden kann. Das somit notwendige Anbringen des Schrumpfschlauchs 5 benötigt einen zusätzlichen Arbeitsschritt sowie Material für den Schrumpfschlauch 5 und verursacht somit Kosten beim Anbringen der Anschlussdrähte 3 an derartige Bauelemente 1.
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Ein weiterer Nachteil besteht in der beschränkten mechanischen Festigkeit der Lötverbindungen 6, welche beispielsweise bei einer an den Anschlussdrähten 3 auftretenden Zugbelastung sowie insbesondere einer Biegebeanspruchung brechen können.
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Weiterhin kann eine Zugbelastung auch zum Lösen der Anschlussstifte 4 im Gehäuse 2 oder zum Brechen der Anschlussstifte 4 führen. Ein sich lösender Anschlussstift 4 kann auch zum Lösen oder Riss der innerhalb des Gehäuses 2 gelegenen Verbindung eines Anschlussstifts 4 mit einem Ende eines Drahtes einer Relaiswicklung und somit zum Ausfall des Bauelements 1 führen.
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Eine Zugentlastung der Anschlussdrähte 3 kann mit dieser bekannten Methode zur Kontaktierung eines Bauelements 1 nicht oder nur sehr beschränkt erreicht werden, da die benötigte Auszugskraft zum Lösen der Anschlussstifte 4 im Gehäuse 2 sehr klein ist.
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In der 2 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs der Anschlussstifte 4 des Relais 1 aus der 1 nach dem Stand der Technik gezeigt. Neben den bereits zur 1 beschriebenen Elementen ist der Bereich in welchem eine elektrisch leitfähige Verbindung 6 zwischen dem Anschlussstift 4 und dem Anschlussdraht 3 hergestellt werden muss gezeigt. Dieser Bereich der elektrisch leitfähigen Verbindung 6 muss nach außen hin mittels des anzubringenden Schrumpfschlauchs 5 elektrisch isoliert werden.
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Die 3a zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Anschlussanordnung am Beispiel eines Bauelements 1 wie einem Relais.
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In der 3a ist das Gehäuse 2 des Relais 1 zweiteilig ausgeführt, wobei an den sich gegenüberliegende Kanten des Gehäuses Rundungen angeordnet sind, welche eine resultierende Öffnung ausbilden. Zu diesem Zweck werden beispielsweise zwei gegenüberliegende halbkreisförmige Kerben in die Gehäusehälften 7 und 8 eingebracht, welche zusammengesetzt eine resultierende kreisförmige Öffnung im Gehäuse 2 ausbilden. In dieser Ausführung ist es vorgesehen eine Zugentlastung für den Anschlussdraht beziehungsweise die Anschlusslitze 3 durch vorgesehene Knicke beim Verlegen des Anschlussdrahts beziehungsweise der Anschlusslitze 3 innerhalb der Gehäusehälften 7 und 8 zu erreichen.
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Eine vergrößerte Darstellung des in der 3a gekennzeichneten eingekreisten Bereichs ist in der 3b gezeigt.
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In der 4a ist das Gehäuse 2 des Relais 1 zweiteilig ausgeführt, wobei an den sich gegenüberliegende Kanten des Gehäuses Kerben angeordnet sind, welche das Klemmmittel 9 zur Zugentlastung des Anschlussdrahts 3 ausbilden. Zu diesem Zweck werden beispielsweise zwei gegenüberliegende dreieckförmige Kerben in die Gehäusehälften 7 und 8 eingebracht, welche zusammengesetzt eine resultierende quadratische Öffnung im Gehäuse 2 ausbilden.
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Eine vergrößerte Darstellung des in der 4a gekennzeichneten eingekreisten Bereichs ist in der 4b gezeigt. Hier ist das zusätzliche Klemmmittel 9 deutlich zu erkennen.
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Um die Wirkung einer Zugentlastung auf den Anschlussdraht 3 auszuüben, wird die resultierende Öffnung in einem Untermaß ausgeführt. Hierbei ist der Innendurchmesser der resultierenden quadratischen Öffnung kleiner als der Außendurchmesser des Anschlussdrahts 3 beziehungsweise kleiner als der Außendurchmesser der Isolation des Anschlussdrahts 3.
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Neben einer resultierenden quadratischen Öffnung kann auch eine resultierende Öffnung in der Form einer Raute oder eines Rhombus durch die eingebrachten Kerben ausgebildet werden, welche beispielsweise jeweils die Hälfte der resultierenden Öffnung ausbilden. Alternativ kann die Öffnung auch rund oder elliptisch ausgebildet sein.
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Unabhängig von der konkret genutzten Form der resultierenden Öffnung und den jeweiligen Anteilen der Gehäusehälften 7 und 8 an dieser Öffnung muss die resultierende Öffnung, welche durch die gegenüberliegend angeordneten Kerben der beiden Gehäusehälften 7 und 8 ausgebildet wird, in einem Untermaß ausgeführt sein, um eine Zugentlastung des Anschlussdrahts 3, nach dem Einlegen des Anschlussdrahts 3 in die resultierende Öffnung, sowie den Zusammenbau der Gehäusehälften 7 und 8 zu einer baulichen Einheit, zu erreichen.
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Vorgesehen ist es, die elektrisch leitfähige Verbindung 6 innerhalb des Gehäuses 2 des Bauelements 1 herzustellen. Hierfür wird ein erstes Ende des Anschlussdrahts 3 direkt mit dem ersten Anschluss eines Bauelementanschlusses 10 beispielsweise verlötet. Auch ein Umwickeln eines Bauelementanschlusses 10 mit einem Anschlussdraht 3 und ein nachfolgendes Verlöten dieser Verbindung ist vorgesehen. Ein derartiger Bauelementanschluss 10 ist beispielsweise in einem Spulenkörper eines Relais 1 eingebracht angeordnet und mit seinem zweiten Anschluss mit einem die Wicklung des Relais 1 ausbildenden Spulendraht elektrisch leitfähig verbunden.
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Weiterhin vorgesehen ist es, den Anschlussdraht 3 in einem Winkel zum ersten Anschluss des Bauelementanschlusses 10 ausgerichtet zu verlöten. Dieser Winkel kann beispielsweise einen Wert von 30°, 45° oder 90° haben. Durch diesen Winkel wird, für den Fall, dass auf den Anschlussdraht 3 eine Zugbelastung wirkt, welche nicht durch das vorgesehene Klemmmittel 9 verhindert werden kann, ein Herausziehen des Bauelementanschlusses 10 beispielsweise aus dem Spulenkörper verhindert.
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Das Herstellen einer elektrisch leitfähigen Verbindung ist nicht auf Löten beschränkt. Alternativ kann beispielsweise auch eine Punktschweißverbindung oder anderweitige Verbindungsarten genutzt werden.
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Die Notwendigkeit eines Einsatzes von Anschlussstiften 4, wie in den 1 und 2 gezeigt, welche außerhalb des Gehäuses 2 mit einem Schrumpfschlauch 5 isoliert werden müssen, sowie vom Schrumpfschlauch-Material selbst, entfällt durch die erfindungsgemäße Lösung. Außerdem wird nur noch eine elektrisch leitfähige Verbindung zum Kontaktieren eines Anschlussdrahts 3 mit einem Bauelement 1 über den Bauelementanschluss 10 benötigt. Im in den 1 und 2 gezeigten Stand der Technik war hierfür eine elektrisch leitende Verbindung innerhalb des Gehäuses 2 zwischen einem Wickeldraht und dem Anschlussstift 4 und eine elektrisch leitfähige Verbindung 6 außerhalb des Gehäuses 2 zwischen dem Anschlussdraht 3 und dem Anschlussstift 4 notwendig. Diese Reduzierung der elektrisch leitfähigen Verbindungen erhöht die Zuverlässigkeit des eingesetzten Bauelements 1.
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Da die beschriebene Lösung keine aus dem Gehäuse 2 herausragenden Anschlussstifte 4 benötigt, ist der Bauraumbedarf des Bauelements 1 kleiner.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauelement (z. B.: Relais/ Spule eines Relais)
- 2
- Gehäuse
- 3
- Anschlussdraht / Anschlusslitze
- 4
- Anschluss / Anschlussstift
- 5
- Schrumpfschlauch
- 6
- elektrisch leitfähige Verbindung (Löt- oder Schweißverbindung)
- 7
- erste Gehäusehälfte
- 8
- zweite Gehäusehälfte
- 9
- Klemmmittel (Zugentlastung)
- 10
- Bauelementanschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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