DE2259638A1

DE2259638A1 - Aufprallschutzanlage fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2259638A1
Application number: DE2259638A
Authority: DE
Inventors: David Peter Hass
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1971-12-06
Filing date: 1972-12-04
Publication date: 1973-06-07
Also published as: FR2162390B1; FR2162390A1; GB1401456A; JPS4864639A; CA968042A; US3720915A

Description

225963a Patentanwälte Dipl.-lng. W. Schsrrmann Dr.-ing. R.,Rüger

75 Esslmgen (Neckar), Fabriksirene 9, Postfach 548

5. Dezember 1972 " _Te|eI0n

PA 52 Za Stuttgart (0711) 356539

359619

Telegramme Patentschutz Essllngenneckar

LATOK CORFORATIOK,
100 FJrieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114, USA

Aufprallschutzanlage für Kfz

Die Erfindung betrifft eine Aufprallschutzanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Sicherheitsgerät, das über eine elektrisch betätigbare Einrichtung von einem gesicherten in einen entsicherten Zustand uir.geschaltet wird.

Beispielsweise eine im Augenblick eines Aufpralls des Fahrzeuges zwischen Fahrer und Armaturenbrett mit Druckluft zu füllende Luftblase wird betriebsmäßig von einem Trägheitskraftfühler aus νund unter "Zwischenschaltung elektrischer Schalteinrichtungen gesteuert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aufprallschutzanlage so auszubiden, daß die Einsatzbereitschaft -bzw. Betriebsfähigkeit des mit einem auf die Trägheitskraft ansprechenden Glied versehenen Fühlers periodisch geprüft werden kann.

Eine Aufprallschutzanlage der eingangs bezeichneten Art ist zu diesem Zweck erfindungsgernäß gekennzeichnet durch einen Fühler mit einem beweglichen Trägheitsglied, das in /abhängigkeit von einer Fahrzeugverzögerung vorbestiirxvter

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Größe relativ zum Fahrzeug beweglich ist, durch einen auf eine bestimmte Bewegung des Trägheitsgliedes ansprechenden elektrischen Schalter zur Erregung der elektrisch betätigbaren Einrichtung, ferner durch ein Früfgerat für die Eetricbsfähigkeit des Fühlers mit einer Einrichtung, um das Trägheitsglied bis zur Betätigung des Schalters zu bev/egen, und durch eine Einrichtung zur Sicherung der elektrisch betätigbaren Einrichtung, falls das Trägheitsglied von dem Prüfgerät bev/egt wird.

Der Fühler läßt sich hinsichtlich seiner Einsatzbereitschaft nunmehr periodisch prüfen, da eine besondere Einrichtung vorgesehen ist, um das Trägheitsglied um einen ausreichenden Betrag zu bev/egen, bei dem der Schalter als Test für die Betriebsfähigkeit betätigt wird. Während des PrüfVorganges ist die elektrisch betätigbare Einrichtung nicht π it dem Schalter verbunden, und im elektrischen Kreis des Schalters kann eir.e Anzeigeeinrichtung vorge-

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sehen sein, um die ordnungsgemäßdurchgeführte Schalterbetätigung während des PrüfVorganges anzuzeigen. Dadurch stellt man die Betriebsfähigkeit des Fühlers für die Aufprallschutzanlage fest. Die Anzeigeeinrichtung besteht vorzugsweise aus einer Lampe am Armaturenbrett des FAhrzeuges, die bei Schalterbetätigung aufleuchtet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung bewegt sich das TrägheitsglieJ entsprechend der Fahrzeugverzögerung um einen vorbestimmten Betrag bezüglich der Schalterkontakte, wobei zur Prüfung der Einsatzbereitschaft des Fühlersystems die bewegliche Masse durch eine elektrische VJicklung in ihren entsicherten Zustand bewegt wird. Dabei wird die /anzeigeeinrichtung betätigt, um anzuzeigen, daP sich die Hasse unter Prüfbedingungen in ihre betätigte Stellung bewegt hat.

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Die Erfindung ist nachfolgend in Verbindung nit-der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine Aufprallschutzanlage nach der Erfindung in schematischer Darstellung und

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Fühleranordnung zur Anwendung in einör Anlage gemäß Fig. 1 in Verbindung mit dem Prüfgerät für die Einsatzbereitschaft des Fühlers nach der Erfindung.

Bei der verbesserten /--ufprallschutzanlage für Kraftfahrzeuge wird eine Masse eines Prüfgerätes zur Betätigung eines Sicherheitsgerätes bev/egt. Erfindimgsgenäß wird diese Masse periodisch bewegt, um die Einsatzbereitschaft des Fühlers zu testen. Das verbesserte Abfühlsystemmit dem Prüfmerkma.i. kann bei einer Vielzahl von Sicherheitsgeräten eingesetzt v/erden, wobei ein aufblasbarer Sack als Aufprallschutz für Fahrzeuginsassen ein Beispiel eines solchen Sicherheitsgerätes darstellt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist gemäß Fig. 1 ein Kraftfahrzeug 10 mit einer Aufprallschutzanlage 12 ausgestattet. Diese Anlage 12 umfaßt eine Hülle 14, die von dem in Fig. 1 mit ausgezogenen Linien gezeigten Zustand in den mit unterbrochenen Linien angedeuteten Zustand aufblasbar ist, um einen Fahrer innerhalb des Fahrzeuges bei einer Kollision soweit wie möglich an einer Bewegung zu hindern. Eine Kcllisjbns- oder Aufprallfühlereinheit 16 ist elektrisch an die Anlage 12 angeschlossen, um bei Feststellung einer Kollision das Sicherheitsgerät zu aktivieren, so daß die Blase 14 bei einem Unfall auf den in Fig. 1 mit unterbrochenen Linien gezeigten Zustand aufgepumpt wird. Die Fühlereinheit IG ist vorzugsweise an der Branaschottwand des Fahrzeuges befestigt, kann jedoch auch an jedem beliebigen anderen Teil des Fahrzeuges angebracht werden.

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Die Aufprcillschutzanlago 12 kam in verschiedenen Forraen verwirklicht werden, z.B. gemäß US.PS 3 414 292; im allgemeinen erfolgt die Versorgung nit unter Druck stehender.! STrömungsmittel von einem entsprechenden Druckspeicher aus. Dem Speicher ist ein Sprengzünder zugeordnet, tun eine Öffnung in der Speicherwand herzustellen, durch die das Strömungsmittel bei einem Aufprall entweichen kann. Der Sprengzünder umfaßt eine Zünderspule, die von der Fühlereinheit 16 aus über einen elektrischen AnschluC-kreis 20 erregt wird. Im Betrieb schließt die Fühlcreinheit den elektrischen Stromkreis, so daß über den I\nschlußkreis 20 Strom von einer Stromversorgung, z.B. der Fahrzeugbatterie 22, zur fcünderspule fließt und dann eine Explosivladung gezündet wird, um die Elase 14 mit einem unter Druck stehenden Medium zu füllen.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Fühlereinheit 16 ein Gehäuse 30, das an der Brandschottwand des Fahrzeuges befestigt ist. Das Gehäuse 30 besitzt eine Viand, mit der eine zylincrisjhe Kammer 32 gebildet wird, in der sich ein Trägheitsglied befindet. Das Trägheitsglied 34 ist in Richtung auf das eine Ende 36 des Gehäuses 30 mit hilfe einer Schraubenfeder 36 vorgespannt. Die Feder 38 besitzt eine niedrige Federkonstante und einen Außendurchntesser, der nahezu dem Innendurchmesser der Kammer 32 entspricht, so daß ein Ausknicken der Feder verhindert wird. Ein Ende der Feder liegt an dem Ende 40 des Gehäuses 30 an, und das andere Ende der Feder an dem Trägheitsglied 34. Das Träghcitsglied besteht aus einer ringscheibenförnigen Masse, die mit ihrer Axialbohrung verschiebbar auf einer Welle 32 sitzt, welche einenends an der Gehäusewand 4O und anderenends an einer Stirnwand 44 eines Gehäuses 46 gehaltert ist. Das Trägheitsglied 34 ist mechanisch an einem elektrischen Kontakt 48 befestigt, der Scheibrnferri unä eine AxJ al bohrung

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besitzt, so daß er ebenfalls auf der Welle 42 zusammen mit dem Trägheitsglied 34 verschoben v/erden kann. Der Kontakt 48 ist zwischen dem Trägheitsglied 34 und dem Gehäuseende 40 so angeordnet, daß er zwei unter Abstand stehenden federnden Schaltkontakten.50, 52 gegenübersteht, die jeweils mit ihrem einen Ende an der Innenseite der Gehäusestirnwand 40 befestigt sind. Die freien Enden der ortsfesten Kontakte 50, 52 sind so angeordnet, daß sie der bewegliche Kontakt 48 im Betrieb bei Berührung auseinanderdrückt. Daraus resultiert eine Wischerwirkung der Trägheitsmasse auf den Kontakten 50, 52. Die betätigte Stellung der Bauteile ist in Fig. 2 mit unterbrochenen Linien angedeutet.

Bei Auftreten einer Kollision wird das Gehäuse 30 verzögert, da es ja an der Feuerschottwand des Fahrzeuges befestigt ist. Das Trägheitsglied 34 versucht jedoch aufgrund seiner Trägheitskraft seinen Bewegungszustand beizubehalten und sich dabei relativ zum Fahrzeug nach vorn zu bewegen. Dabei bewegt sich d.as Trägheitsglied 34 gegen die Kraft der Feder 38 von der Gehäusestirnwand 36 weg, so daß der bewegliche Kontaktteil 48 mit den ortsfesten Kontaktteile^ 50 und 52 in Berührung tritt. Dadurch wird ein elektrischer Stromkreis über die ortsfesten Kontakte, die Fahrzeugbatterie 22 und den Anschluß 20 geschlossen, um die Zündspule 54 zu erregen. Bei Einschaltung der Zündspule detoniert die Explosivladung des Sicherheitsgerätes 12, so daß in an sich bekannter Weise die Fülle 40 aufgeblasen wird.

Vorzugsv/eise wird die Fühlereinheit 16 bei jeder Ingebrauchnahme des Fahrzeuges 10 geprüft, v/pbei der Fahrer eine sichtbare Anzeige erhält, wenn die Fühlereinheit sich in einein betriebsbereiten Zustand befindet. Dies läßt sich auf verschiedenen Wegen verwirklichen, und verzugsweise ist erfindungsgercäß eine Einrichtung vorgesehen, um das Trägheits'-

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glied 34 so zu verstellen, daß der bewegliche Kontakt At mit den ortfesten Kontakten 50, 52 bei jeder Ingebrauchnahme bzw. jedem Starten des Fahrzeuges in Eingriff korw.t. Aui dem Armaturenbrett des Fahrzeuges kann eine Prüflampe 60 vorgesehen sein/ die an die Kontakte 50, 52 elektrisch angeschlossen ist, um aufzuleuchten, wenn der bewegliche Kontakt 48 mit den ortsfesten Kontakten 50, 52 in Eingriff gekommen ist.

Das Trägheitsglied 34 kann auf verschiedene Art und Weise bewegt v/erden; beim gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt dies unter Verwendung eines im Gehäuse 46 angeordneten Hubmagneten. Das Gehäuse 46 ist dadurch nit dem Gehäuse 46 verbunden, daß man das Cehäuseende 44 in eine entsprechende Gewindeöffnung in der Gehäusestirnwand 36 einschraubt. Das Gehäuse 46 enthält eine Solenoidwicklung 62, mit einer lubstange 64, deren eines Ende durch eine öffnung 66 im Gehüuseenati 64 hindurchragt und auf diese Weise an dem Trägheitsalied 34 zur Anlage gebracht werden kann. Bei erregter Wicklung 62 bewegt sich die Stange 64 gegen das Trägheitsglied 34 und verschiebt dies entgegen der Kraft der Feder 38 bis zum Eingriff des beweglichen Kontaktes 48 mit den ortsfesten Kontakten 50, 52. Das andere Ende der Eubstange 64 ist gleitend durch die Cehäusestirnwar.d 68 hindurchgeführt und trägt eine Rückhalteringscheibe 70. Zwischen der Scheibe 70 und der Außenseite der Stirnwand 68 ist eine zur Stange 64 koaxiale Schraubenfeder 72 eingespannt, so daß die Hubstange 64 normalerweise bezüglich Fig. 2 nach links vorgespannt ist. Das linke Knde 73 der Hubstange liegt normalerweise an einer beweglichen Kontaktfeder 74 eines Unterbrecherschalters 75 so an, daß die Kontaktfeder 74 am ortsfesten Kontakt 76 zur Kontaktgabe anliegt. WiaädJs Magnetv/icklung 62 erregt, so bewegt sich die hubstange 64 entsprechend ?ig. 2 gegen die Kraft der.Feuer 72 nach rechts, wobei der bewegliche Kentakt 4 8 mit den

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ortsfesten Kontakten 50, 52 in Eingriff kommt; -Außerdem wird bei dieser Bewegung der Ilubstange 64 die elektrische Verbindung zwischen der Kontaktfeder 74 und dera ortsfesten Kontakt 76 unterbrochen, da ja die Kontaktfeder 74 gemäß Fig. 2 eine nach rechts gerichtete Federspannung besitzt. Bei Fortsetzung der nach rechts gerichteten Eev?egung der Hubstange 64 kommt die Kontaktfeder 74 mit einem ortsfesten Kontakt 78 in Berührung.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird die Inbetrieb- .. nähme des Prüfgerätes dem Zündschloß für den Motor des Fahrzeuges 10 zugeordnet. Üblicherweise besitzen Kraftfahrzeuge ein Zündschloß mit den Stellungen AUE, EIN, und START. Bei einem derartigen, in Fig. 2 angedeuteten Zündschloß kann ein beweglicher Kontaktarm 80 wahlweise von der AUS-Steilung in die ETART-Stellung bewegt werden, wobei in bekannter Weise eine nicht gezeigte Feder vorgesehen ist, um den Kontaktarm automatisch in die EIK-Stellung zurückzuführen.

Wenn im Betrieb der Kontaktarm 80 zunächst in die Einstellung gebracht worden ist, so ist von der Batterie aus ein Stromkreis zur Erregung der Ilagnetwicklung 62 geschlossen. Dementsprechen wird die Ilubstange 64 nach rechts bewegt, womit der elektrische Kontakt 74,- 76 unterbrochen ist. Die Sprengzünderspule 54 ist elektrisch nicht von dem Stromkreis isoliert und kann nicht über die Batterie 22 aus erregt werden. Bewegt sich die üubstange 64 nach rechts, so legt sich die Kontaktfeder 74 gegen den feststehenden Kontakt 78, Bfii weiterer Bewegung der Kubstange 64 nach rechts gelangt das Trägheitsglied 34 in eine Stellung, in welcher der bewegliche Kontakt 4 8 mit den feststehenden Kontakten 50, 52 in Berührung tritt. Damit wird ein Stromkreis geschlossen, der von der Batterie 22 über die Kontrollampe 60, Kontakte 48, 50 und 52, über den Federkontakt 74 und den

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feststehenden Kontakt 78 bis zum Schalterarm 80 verläuft. Die Kontrollampe 60 leuchtet auf, um dem Fahrer des Fahrzeuges anzuzeigen, daß äie Fühlereinheit einen betriebsbereiten Zustand aufvd.st. Wird der Schaltarm 80 beispielsweise durch eine Feder aus der START-Stellung in die EIN-Stellung bewegt, so wird die Sprengzünderspule 54 erst erregt, wenn ausreichend Zeit verstrichen ist, in der die Magnetwicklung 6 2 von ihrer Stromzufuhr abgeschaltet wird, so daß die Feder 72 die Ilubstange 64 in der Richtung bewegt, in der die Kontaktfeder 74 mit dem feststehenden Kontakt 76 in Eingriff kommt. Wenn im Betrieb des Fahrzeuges eine Kollision stattfindet, wird das Trägheitsglied 34 gegen die Kraft der Feder 38 nach rechts bewegt, so daß der bewegliche Kontakt 48 mit den Kontakten 50, 52 in Berührung kommt und ein Stromkreis geschlossen wird, der die Sprengzünderspule 54 erregt, so daß in üblicherweise die Hülle 14 aufgeblasen wird.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird bei jedem Start des Fahrzeuges eine Prüfung durchgeführt, ob die Fühleinheit noch in einsatzbereitem Zustand ist oder nicht. Darüber hinaus sorgt der periodische elektrische Kontakteingriff zwischen dem beweglichen Kontakt 48 und den feststehenden Kontakten 50, 52 für eine Schleifwirkung, welche die elektrischen Kontaktflechen sauber hält und auf diese Weise die Betriebszuverlässigkeit verbessert. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Kontakte 50, 52 nachgiebig sind und auseinandergedrückt werden, wenn der bewegliche Kontakt 48 einen entsprechend großen Hub ausführt. Falls die Batterie nicht ausreichend geladen ist, fließt beim PrüfVorgang nicht genügend Strom, um die Kontrollampe GO zum Aufleuchten zu bringen, so daß der Fahrer auch hierdurch auf entsprechende Abhilfe gedrängt wird. Schließlich it noch darauf hinzuweisen, uaß

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jeder Prüf vor gang so durchgeführt v/ird, daß dabei die Sprengzünderspule 54 elektrisch isoliert bleibt.

Die Gehäuse 30 und 46 sind entsprechend der Darstellung aus Kunststoffmaterial gefertigt. Sie können jedoch auch aus Metall bestehen, sofern für eine elektrische Isolation gesorgt ist, um zu verhindern, daß zwischen' den Kontakten 50 und 52 oder zwischen dem Kontakt 4,8 und den Gehäusewandungen ein unbeabsichtigter Kurzschluß verhindert wird. Anstelle der getrennten_f ineinandergeschraubten Gehäuse 30 und 46 können beide Gehäuse auch als zusammenhängende Einheit geformt sein.

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Claims

EATON CORPORATION,
Cleveland, Ohio, USA

Patentansprüche

jl lyAufprallschutzanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Sicherneitsgerät, das über eine elektrisch betätigbare Einrichtung von einem gesicherten in einen entsicherten Zustand umgeschaltet wird, gekennzeichnet durch einen Fühler (16) mit einem beweglichen Trägheitsglied (34), das in Abhängigkeit von einer Fahrzeugverzögerung vorbestimmter Größe relativ zum Fahrzeug (10) beweglich ist; durch einen auf eine vorbestimmte Bewegung des Trägheitsgliedes (34) ansprechenden elektrischen Schalter (48 - 52) zur Erregung der elektrisch betätigbaren Einrichtung (20, 54); ferner durch ein Prüfgerät (6?, 64) für die Betriebsfähigkeit des Fühlers mit einer Einrichtung (46), um das Trägheitsglied (34) bis zur Betätigung des Schalters (48 - 52) zu bewegen; und durch eine Einrichtung (74, 76) zur Sicherung der elektrisch betätigbaren Einrichtung (54) , wenn das Trägheitsglied (34) vom Prüfgerät (46) bewegt wird.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfgerät (46) außerdem eine optische Einrichtung (60) für eine Anzeige des sich in seinem betätigten Zustand befindlichen Schalters (48 - 52) aufweist.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung elektrisch betätigbar ist, und daß ein elektrischer Stromkreis vorgesehen ist, der die Anzeigeeinrichtung bei betätigtem Schalter (48 - 52) unter Strom setzt.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfgerät (46) einen bewegbaren Bauteil (64) aufweist, eiern eine Sicherungseinrichtung zur Sicherung eines Sprengzünders (54) zugeordnet ist.

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5« Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem beweglichen Antriebsteil (64) des Prüfgerätes ein Unterbrecherschalter (75) zugeordnet ist, um die elektrisch bet'ltigbare Einrichtung (54) zu- sichern*

S« Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Antriebsteil (64) durch elektrische Erregung zum Antrieb des Trägheitsgliedes (34) bis zur Betätigung des Schalters (48 - 52) bewegbar ist»

7. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eier aus Hubmagnet mit einer Wicklung (62) und einer fcubstange (64) bestehende Antriebsteil so angeordnet ist, daß bei erregter Wicklung die Hubstc.nge in vorbestinmter Richtung bewegt wird, um das Trägheitsglied (34) zur Betätigung des Schalters ausreichend zu verschieben.

8. Anlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Unter brecherschalter (74, 76) mit einem ersten Zustand, in dem die elektrisch betätigbare Einrichtung (54) erregbar ist, und mit einem zweiten Zustand, in dem die Zuleitung zur elektrisch betätigbaren Einrichtung (54) unterbrochen ist, und durch Federmittel (72) zur Vorspannung der Ilubstange (64) in eine Richtung bis zur Anlage an dem Unterbrecherschalter (74, 76), um diesen in seinem ersten Zustand bis zur Erregung der Magnetwicklung (62) zu halten.

9. Anlage nach Anspruch 1 zur Anwendung in einem Fahrzeug mit einem Zündschloß, das eine AUS-Stellung,- eine START-Stellung zum Zünden des Motors und eine EIK-Stellung für den normalen Fahrbetrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (62, 64) zur Bewegung des Trägheitsgliedes (34) elektrisch erregbar ist,und daß ein Startschaltkreis über das Zündschloß (80) in seiner START-Stellung geschlossen v/erden kann, uir· die Antriebseinrich-

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tung für das Trägheitsglied bis zur Betätigung des Schalters (48 - 52) zu erregen.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anxigeeinrichtung (60) und der Schaltkontakt (74) in Reihe geschaltet sind, um über bei der START-Stellung befindlichem Zündschloß einen Stromkreis zu schließen.

11. Anlage nach Anspruch 1, bei der das Sicherheitsgerät aus einer im Bereich der Fahrzeugarmaturentafel aufblasbaren Hülse besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (48 - 52) zur Betätigung des Sicherheitsgerätes vom Zündschloß in dessen START-Stellung aus über die Batterie (22) elektrisch angeschlossen ist, um die Sprengeinrichtung (20, 54) zum Aufblasen der Hülle (14) zu zünden, wobei eine Einrichtung (46) zum Bewegen des Tragheitsglieäes (34) bis zur Betätigung des Schalters (48 - 52) vorgesehen und derart an die Batterie und das Fahrzeugzündschloß angeschlossen ist, daß dies in seiner START-Stellung die Antriebseinrichtung zur Bewegung des Trägheitsgliedes erregt und bei betätigtem Schalter eine Anzeigelampe aufleichtenläßt.

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