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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktierungseinrichtung mit einer Trägerplatte und einer zunächst einheitlich durch Stanzen und Biegen vorbereiteten Metallplatte, die nach dem Verbinden mit der Trägerplatte bearbeitet wird, um aus der einheitlichen Metallplatte elektrisch voneinander getrennte Stromschienen auszubilden, die mit der Trägerplatte verbunden sind. Die Trägerplatte ist aus einem isolierenden Werkstoff ausgebildet. Die Trägerplatte formt eine ebene Anlagefläche für die Stromschienen aus. Die Trägerplatte hat üblicherweise Befestigungsmittel, über die die Stromschienen mit der Trägerplatte verbunden sind.
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Eine solche Kontaktierungseinrichtung ist aus der auf die Anmelderin zurückgehenden
EP 2 505 931 A1 bekannt. Eine solche Kontaktierungseinrichtung lässt sich leicht herstellen und dient insbesondere der Gruppierung von verschiedenen PTC-Heizeinrichtungen in einer elektrischen Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die ist auch der bevorzugte Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung, die auch die obigen Merkmale verwirklichen kann.
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Es besteht Raum für Verbesserungen. Die vorliegende Erfindung will insbesondere eine Kontaktierungseinrichtung angeben, die sich für den Einsatz in einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug eignet. Die Kontaktierungseinrichtung soll eine gegenüber dem Stand der Technik verbessert elektrische Sicherheit bereitstellen und sich einfacher herstellen lassen.
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Zur Lösung dieses Problems wird mit der vorliegenden Erfindung eine Kontaktierungseinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 angegeben. Bei dieser Kontaktierungseinrichtung ist zwischen der Anlagefläche und der Stanzöffnung ein erhabener Rand vorgesehen. Auf diesem erhabenen Rand liegt eine nach den Stanzen verbleibende Verbindungsstegbasis auf. Der erhabene Rand wird durch die Trägerplatte ausgebildet. Er ist üblicherweise einteilig aus der bevorzugt mittels Spritzgießen hergestellten Trägerplatte ausgeformt. Der erhabene Rand überragt die Anlagefläche, gegen welche die ebene Metallplatte üblicherweise flächig anliegt. Der erhabene Rand begrenzt üblicherweise unmittelbar die Stanzöffnung. Die Stanzöffnung wird bevorzugt vollständig von einer durch einen durchgehenden erhabenen Rand gebildeten Umrandung umgeben.
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Durch den erhabenen Rand wird die Wegstrecke für den Strom von der Verbindungsstegbasis zu einer Unterseite der Trägerplatte verlängert. Die Trägerplatte liegt mit dieser Unterseite beispielsweise auf einem Gehäuse auf, welches die Steuerelektronik einer elektrischen Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug aufweisen und aus Metall gebildet sein kann. Der erhabene Rand verbessert die elektrische Sicherheit, da die Strecke für den Kriechstrom verlängert und somit die Gefahr vermindert ist, dass elektrische Spannung unkontrolliert abfließen kann.
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Im Hinblick darauf wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Trägerplatte mit einem eingrenzenden Rand auszubilden, der die Stromschiene, bevorzugt jede Stromschiene der Kontaktierungseinrichtung von einer benachbarten Stromschiene abgrenzt. So wird auch hier zwischen dem äußeren Rand der jeweiligen Stromschiene und der benachbarten Stromschiene und/oder dem Außenrand der Trägerplatte die Kriechstromstrecke vergrößert. Darüber hinaus dient der eingrenzende Rand einer leichteren und sicheren Positionierung der Stromschiene auf der Trägerplatte. Die ebene Stromschiene ist dementsprechend auf der ebenen und von dem Rand begrenzten oder umgegebenen Anlagefläche formschlüssig gehalten.
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Der eingrenzende Rand und der die Verbindungsstegbasis abstützende erhabene Rand gehen bevorzugt absatzfrei ineinander über. Die entsprechenden Ränder folgenden gleichen dimensionalen Vorgaben, die vornehmlich durch die gewünschte Kriechstromstrecke bestimmt ist.
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Im Hinblick auf eine einfache Befestigung der jeweiligen Stromschiene an der Trägerplatte weist diese bevorzugt zu jeder Stromschiene zumindest einen von der Anlagefläche abragenden Dorn auf. Dieser Dorn durchragt eine in der Stromschiene ausgesparte Rastöffnung, die durch von der Stromschiene einteilig ausgebildete Krallsegmente begrenzt ist. Diese Krallsegmente sind mit dem Außenumfang des entsprechenden Dorns verkrallt. Der Dorn ist an seinem freien Ende bevorzugt konisch zulaufend ausgebildet. Beim Aufbringen der zunächst einheitlichen Metallplatte auf die Trägerplatte werden die freien Enden des Dornes durch die jeweilige Krallöffnung hindurchgeschoben. Zu jedem einzelnen, die spätere Stromschiene ausbildenden Segment der einheitlichen Metallplatte ist zumindest ein Dorn vorgesehen.
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Beim Aufschieben der Metallplatte auf die Dorne werden die durch Stanzen gegebenenfalls Biegen hergestellten Krallsegmente entgegen, der Aufschieberichtung der Metallplatte elastisch verbogen. Sie legen sich gegen die Umfangsfläche der jeweiligen Dorne an und verkrallt dort. Am Ende der Aufschiebebewegung ist die Metallplatte über die Dorne form-und/oder kraftschlüssig gehalten. Jedenfalls ergibt sich durch das Verkrallen eine unverlierbare Verbindung zwischen der Metallplatte bzw. den Stromschienen und der Trägerplatte.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung, die zu einer weiteren fertigungstechnischen Vereinfachung führt, bildet die Stromschiene zumindest eine Kontaktzunge einteilig aus. Diese Kontaktzunge erstreckt sich im wesentlichen rechtwinklig zu der Anlagefläche und damit rechtwinkelig zu der Haupterstreckungsrichtung der Stromschiene. Die Kontaktzunge ist aus der Ebene der Stromschiene herausgebogen. Vorzugsweise ist die Kontaktzungen in eine Kontaktzungenhalterung eingeschoben, die von der Trägerplatte ausgeformt wird. Auch diese Kontaktzungenhalterung erstreckt sich im wesentlichen rechtwinklig zu der Anlagefläche der Trägerplatte und ist in der Regel einteilig durch die Trägerplatte und aus Kunststoff ausgebildet.
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Die Kontaktzungenhalterung umschließt bevorzugt die Kontaktzunge formschlüssig. Die Stromschiene ist so ausgebildet, dass beim Aufschieben der Metallplatte auf die Trägerplatte die zuvor durch Biege- und Stanzbearbeitung ausgeformten Kontaktzungen in die zugehörige Kontaktzungenhalterung eingebracht werden kann, wohingegen sich eine gegenüber der Kontaktzunge verlängerte Brücke der Stromschiene aus der Kontaktzungenhalterung heraus erstreckt. Die Kontaktzungenhalterung hat dazu eine in der Draufsicht im wesentlichen C-förmige Grundform. So ist die Kontaktzunge nach dem Aufschieben der Metallplatte auf die Trägerplatte bereits in ihrer Endlage montiert und sicher von der Kontaktzungenhalterung in ihrer Ausrichtung gehalten, die sich rechtwinklig zu der Haupterstreckungsrichtung der Stromschiene erstreckt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ragen von der Trägerplatte Positionierstifte ab, die die elektrisch mit den Stromschienen kontaktierten Kontaktzungen übertragen und in Bohrungen einer Leiterplatte im Eingriff sind, mit der die Kontaktzungen steckkontaktiert sind. Die Kontaktzungen sind dabei elektrisch mit Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden, wohingegen die Positionierstifte üblicherweise aus einem nicht leitenden Material, beispielsweise Kunststoff ausgebildet sind und lediglich zur genauen Positionierung der Kontaktierungseinrichtung relativ zur Leiterplatte in die Positionierbohrungen der Leiterplatte eingreifen. Dabei überragen die Positionierstifte die Kontaktzungen, sodass im Rahmen der Montage zuerst die Positionierstifte in die Positionierbohrungen der Leiterplatte eingeschoben werden müssen, bevor die Kontaktierungseinrichtung entlang der Positionierstifte in Richtung auf die Kontaktzungen aufgeschoben werden kann, bis schließlich die Kontaktzungen in Kontaktzungenaufnahmen der Leiterplatte eindringen und dort elektrisch kontaktiert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind zwischen Stromschienen unterschiedlicher Polarität zumindest zwei sich parallel zueinander erstreckende eingrenzende Ränder vorgesehen. Dadurch wird die Luft- und Kriechstrecke zwischen den Stromschienen unterschiedlicher Polarität auf der Trägerplatte vergrößert, wodurch die elektrische Sicherheit weiter verbessert wird.
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Eine kostengünstig herzustellende Trägerplatte ist als Spritzgussteil ausgebildet. Dieses Spritzgussteil bildet den eingrenzenden Rand und/oder den erhabenen Rand einteilig aus. Auch die zuvor erwähnten Positionierstifte und/oder die Kontaktzungenhalterungen sind bevorzugt durch das einheitliche Spritzgussteil ausgebildet.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:
- 1 eine perspektivische Seitenansicht der Vorderseite einer Leiterplatte;
- 2 eine perspektivische Seitenansicht der Rückseite der Leiterplatte nach 1 mit dem Ausführungsbeispiel der Kontaktierungseinrichtung;
- 3 eine perspektivische Seitenansicht der Kontaktierungseinrichtung;
- 4 eine Draufsicht der Kontaktierungseinrichtung;
- 5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V gemäße Darstellung in 4;
- 6 eine perspektivische Schnittansicht entlang der Linie VI-VI gemäß 3
- 7 das Detail D gemäß 5 in vergrößerter Darstellung.
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Die 1 und 2 zeigen das Ausführungsbeispiel einer mit Bezugszeichen 200 gekennzeichneten Kontaktierungseinrichtung, die mit einer Leiterplatte 300 mechanisch und elektrisch verbunden ist.
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Wie die 3 bis 7 verdeutlichen besteht die Kontaktierungseinrichtung 200 aus einer Trägerplatte 202 aus Kunststoff und einer Metallplatte, die durch Trennen verschiedener Flächenbereiche der Metallplatte unterschiedliche Stromschienen 204 ausbildet.
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Die Trägerplatte 202 ist ein spritzgegossenes Erzeugnis, welches einen umlaufenden Rand 206 ausbildet, der eine durch die Trägerplatte 202 gebildete ebene Anlagefläche 208 umfänglich umgibt und von dem zwei Befestigungsaugen 210 nach außen abragen, von denen das in 4 linke Befestigungsauge 210 zum Ausgleich von Toleranzen als Langloch ausgebildet ist. Die spitzgegossene Trägerplatte 202 bildet ferner Dorne 212 aus, die rechtwinklig von der Anlagefläche 208 in derjenigen Richtung abtragen, in der auch der umlaufende Rand 206 abragt. Durch Spritzgießen sind ferner an der Trägerplatte 202 Positionierstifte 214 einteilig angeformt, die in gleicher Richtung die Anlagefläche 208 überragen und spitz zulaufend ausgebildet sind. Diese Positionierstifte 214 ragen von Ausbuchtungen 216 der Trägerplatte 202 ab, zwischen denen Einbuchtungen 218 vorgesehen sind.
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Durch die spitzgegossene Trägerplatte 202 werden die Trägerplatte 202 in etwa mittig durchsetzende, die Stromschienen 204 jeweils eingrenzende Ränder 220 ausgeformt. Es sind zwei eingrenzende Ränder 220 vorgesehen, die sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Zwischen diesen eingrenzenden Rändern 220 sind Bodenabschnitte 222 der Trägerplatte 202 vorgesehen, die in der Ebene der Anlagefläche 208 liegen. Durch diese Ausgestaltung ist zwischen der in 4 unteren Stromschiene 204.1 und den darüber liegenden Stromschiene 204.2 bis 204.4. eine vergrößerte Kriechstrecke ausgebildet. Dabei ist verstehen, dass die Stromschiene 204.1 einer ersten Polarität zugeordnet ist, wohingegen die anderen Stromschiene 204.2 bis 204.4 der anderen Polarität zugeordnet sind. Durch die eingrenzenden und gegenüber dem Bodenabschnitt 222 bzw. der Anlagefläche 208 erhabenen eingrenzenden Ränder 220 wird auch die Luftstrecke zwischen den Stromschienen 204 unterschiedlicher Polarität erhöht.
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Die Bodenabschnitte 222 schließen jeweils zwischen sich Stanzöffnungen 224 ein. Weitere Stanzöffnungen 224 sind zwischen den Stromschienen 204.2, 204.3 und 204.4 vorgesehen. Sämtliche Stanzöffnungen 224 befinden sich innerhalb des umlaufende Randes 206 und durchsetzen die Anlagefläche 208 bzw. die Bodenabschnitte 222.
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Die Befestigung der jeweiligen Stromschiene 204 gegenüber der Trägerplatte 202 kann den 6 und 7 entnommen werden. Die jeweiligen Stromschienen 204 haben durch Stanzen vorne spitz zulaufend und kantig auslaufende (vergleiche 7) Krallsegmente 226, die jeweils zwischen sich eine Rastöffnung 228 vorgeben.
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Die
6 lässt an den jeweiligen Stromschienen
204 durch Stanzen und Biegen einteilig ausgebildete Kontaktfedern
230 erkennen, die bereits in
EP 2 500 531 A 1 im Detail und mit ihrer Funktion beschrieben sind. Die Kontaktfedern
230 ragen in eine Kontaktzungenaufnahme
232 herein, die von der Stromschiene
204 ausgeformt wird. Jeder Kontaktzungenaufnahme
232 ist auf Seiten der Trägerplatte
202 eine in dieser ausgesparte Kontakteinbringöffnung
234 unterlegt. So werden die einzelnen Kontaktzungen von elektrischen Heizelementen einer Kfz-Heizeinrichtung in jeweiligen Kontakteinbringöffnung
234 und durch die Kontaktzungenaufnahmen
232 eingeschoben, um über die Kontaktfeder
230 elektrisch mit der zugeordneten Stromschiene
204 kontaktiert zu werden.
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6 lässt auch ein Beispiel eines erhabenen Randes 236 erkennen, der die Anlagefläche 208 überragt und Teil einer Umrandung 240 zu jeder Stanzöffnung 224 ist, die zwischen den Bodenabschnitten 222 vorgesehen sind. Auf dem erhabenen Rand 236 liegt eine aus der Ebene der Stromschiene 204 herausgebogene Verbindungsstegbasis 242 auf. In 6 sind zwei einander gegenüberliegende Verbindungsstegbasen 242 zu erkennen. Nach dem Einbringen der Metallplatte sind diese Verbindungsstegbasen 242 noch über einen Verbindungssteg der Metallplatte miteinander verbunden.
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Zum Einbringen der einteiligen Metallplatte wird diese mit ihren Rastöffnungen 228 über die zugeordneten Dorne 212 gebracht. Die Krallsegmente 226 gleiten an der Umfangsfläche der Dorne 212 beim Aufbringen der Metallplatte auf die Anlagefläche 208 ab. Am Ende dieser Aufbringbewegung sind die Krallsegmente 226 gegen die Außenumfangsfläche der Dorner 212 verkrallt (vergleiche. 7). Durch diesen Formschluss ist die Metallplatte unverlierbar und fest mit der Trägerplatte 202 verbunden. Das Zusammenwirken der Dorne 212 mit den Rastöffnung 228 bewirkt ferner die exakte Positionierung der Kontaktzungenaufnahmen 232 der Metallplatte relativ zu den Kontakteinbringöffnungen 234 der Trägerplatte 202, die die Anlagefläche 208 durchsetzen.
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Die Verbindungsstegbasen 242 und die diese verbindenden Stege sind bereits zuvor aus der eigentlichen Ebene der Metallplatte durch Stanzen und Biegen herausgehoben. So liegen die Stege und die sich an diese Stege anschließenden Verbindungsstegbasen 242 auf dem erhabenen Rand 236 auf. Nun wird der Steg durch eine Stanzbearbeitung, die durch die Stanzöffnung 224 hindurch erfolgt, abgetrennt, wodurch die unterschiedlichen Stromschienen 204.1 bis 204.4 elektrisch von einer getrennt werden. Die Kriechstromstrecke jeder einzelnen Stromschiene 204 hat aufgrund des erhabenen Randes 236 einen größeren Abstand zu der Unterseite der Trägerplatte 202, wodurch die Kriechstrecke vergrößert ist.
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Dabei ist zu beachten, dass die Kontaktierungseinrichtung 200 der vorliegenden Erfindung üblicherweise in einem Steuergehäuse vorgesehen ist, welches aus Gründen einer guten EMV-Abschirmung üblicherweise aus Metall ausgebildet ist. So liegt die isolierende Trägerplatte 202 auf einem elektrisch leitenden Untergrund an. Der lichte Abstand zwischen der Verbindungsstegbasen 242 und diesem metallischen Untergrund ist durch den erhabenen Rand 236 erhöht, wodurch die elektrische Sicherheit verbessert ist.
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Es versteht sich, dass durch die beiden einrahmenden Ränder 220 und die dazwischenliegenden Bodenabschnitte 222 eine erhöhte elektrische Sicherheit für die Stromschienen unterschiedlicher Polarität gegeben ist. Geringere Anforderungen an die elektrische Sicherheit werden zwischen den einzelnen Stromschienen 204.2, 204.3 und 204.4 gleicher Polarität gestellt. Aber auch hier liegen die Verbindungsstegbasen 242 auf einem erhabenen Rand 236 an.
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Solche Verbindungsstegbasen 242 ist in 7 gezeigt. Die Verbindungsstegbasen 242 zu den unterschiedlichen Stromschienen 204.2 und 204.3 sind rechts und links von dem Dorn 212 zu erkennen.
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Diese Figur zeigt auch eine mit Bezugszeichen 244 gekennzeichnete Kontaktzungenhalterung, die einteilig durch die Trägerplatte 202 ausgebildet ist und eine sich rechtwinklig von der Ebene der Stromschiene 204 erstreckende und einteilig daran geformte Kontaktzungen 246 der Kontaktierungseinrichtung 200 umgibt und abstützt. Wie die 3 und 4 verdeutlichen, ist die Kontaktzungenhalterung 244 im Querschnitt C-förmlich ausgeformt. In 4 öffnen sich die Kontaktzungenhalterungen 244 zur linken Seite hin. Die lichte Breite jeder Kontaktzungenhalterung 244 ist so angepasst ausgebildet, dass die Kontaktzungen 246 in Breitenrichtung in diese Kontaktzungenhalterung 244 passen. Die Breitenrichtung erstreckt sich in 4 in Höhenrichtung der Darstellung. Die jeweils rechte Seite der Kontaktzunge 246 wird durch die Kontaktzungenhalterung 244 umgeben und gestützt. Links ist die Kontaktzungenhalterung 244 offen, sodass eine die Kontaktzungen 246 mit dem übrigen Teil der Stromschiene 204 verbindende Brücke 250 aus der Kontaktzungenhalterung 244 herausgeführt werden kann. Die Öffnung der C-förmigen Kontaktzungenhalterung 244 erlaubt das Einschieben dieser Brücke, die in 4 zu erkennen und dort mit Bezugszeichen 250 gekennzeichnet ist, beim Auflegen der Metallplatte gegen die Trägerplatte 202.
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Ersichtlich kann die Kontaktierungseinrichtung 200 einfach hergestellt werden. Die Kontaktierungseinrichtung 200 umfasst üblicherweise lediglich zwei Bauteile, nämlich das spritzgegossene und die Trägerplatte 202 ausbildende Bauteil und die Metallplatte. Nach dem Fügen der Metallplatte ist diese fest mit der Trägerplatte 202 verbunden. Durch das Trennen der Verbindungsstege werden die jeweiligen Stromschienen 204 vereinzelt.
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Das Ausführungsbeispiel der Kontaktierungseinrichtung 200 ist zum Verbinden mit einer Leiterplatte 300 angepasst ausgebildet. Die Leiterplatte 300 hat dafür in 1 zu erkennende Positionierbohrungen 302, in die die Positionierstifte 214 zunächst eingebracht werden. Die weniger hoch die Anlagefläche 208 überragenden Kontaktzungen 246 werden aufgrund dieser Führung in dazu angepasst ausgebildete Kontaktzungenaufnahmen 304 der Leiterplatte 300 eingebracht, die wie die Kontaktzungenaufnahmen 232 der Stromschienen 204 mit Kontaktfedern versehen sind, die jeweils elektrisch leitend mit einer durch die Leiterplatte 300 ausgebildeten elektrischen Leitungsbahn der Leiterplatte 300 verbunden sind.
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Durch die verschiedenen Stromschienen 204.2, 204.3 und 204.4 werden in der der Kontaktierungseinrichtung 200 unterschiedliche Heizkreise gruppiert. Die jeweils andere Polarität wird über die Stromschiene 204.1 kontaktiert. Die jeweiligen Stromschienen 204.2, 204.3 und 204.4 und die ihnen zugeordneten Heizkreise werden über die Leiterplatte 300 angesteuert.
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Bezugszeichenliste
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- 200
- Kontaktierungseinrichtung
- 202
- Trägerplatte
- 204
- Stromschiene
- 206
- umlaufender Rand
- 208
- Anlagefläche
- 210
- Befestigungsauge
- 212
- Dorn
- 214
- Positionierstift
- 216
- Ausbuchtung
- 218
- Einbuchtung
- 220
- eingrenzender Rand
- 222
- Bodenabschnitt
- 224
- Stanzöffnung
- 226
- Krallsegment
- 228
- Rastöffnung
- 230
- Kontaktfeder
- 232
- Kontaktzungenaufnahme
- 234
- Kontakteinbringöffnung
- 236
- erhabenen Rand
- 240
- Umrandung
- 242
- Verbindungsstegbasis
- 244
- Kontaktzungenhalterung
- 246
- Kontaktzungen
- 250
- Brücke
- 300
- Leiterplatte
- 302
- Positionierbohrung der Leiterplatte 300
- 304
- Kontaktzungenaufnahme der Leiterplatte 300
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2505931 A1 [0002]
- EP 2500531 A [0022]
