DE2816081A1 - Elektrische steckverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung, die mit elastischen Druckkontakten versehen ist.

Wenn in einem unter Spannung stehenden Kreis der Stromdurchgang unterbrochen werden soll, kann dies nur in der Weise geschehen, dass zwei Elemente dieses Kreises getrennt und unterbrochen werden. Jedoch fliesst der Strom nach der Trennung über einen Lichtbogen weiter, der zwischen den Punkten der Unterbrechung überspringt. Dieser elektrische Lichtbogen wird durch einen Elektronenfluss und einen Ionenfluss in umgekehrten Richtungen bewirkt, die durch das elektrische Kraftfeld, das zwischen den beiden voneinander getrennten Teilen des Kreises existiert, verursacht werden. Dieser Lichtbogen ist je bedeutender desto grosser das elektrische Feld ist. Er hat eine Reihe von Nachteilen zur Folge, insbesondere die schnelle Zerstörung der Kontaktelemente.

Aus diesem Grunde sind bereits zahlreiche Trennvorrichtungen vorgeschlagen worden, die dazu dienen sollen, diesen Lichtbogen so schnell wie möglich unstabil zu machen. Die Unterbrecher oder Abschalter bedienen sich dabei unterschiedlicher Techniken: Unter-

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brecher mit Isolierplatten; Abschalter mit magnetischer Funkenlöschung, mit Luftablenkung, um die ionisierten Partikel wegzuspülen und äa.s Plasma abzukühlen; Unterbrechung in Öl; Unterbrechung im Vakuum usw. Ausserdem ist es klar, dass ein Parameter der Schwächung die Geschwindigkeit ist, mit der die Unterbrechung durchgeführt wird, die es ermöglicht, den Lichtbogen schnell abzuschwächen.

Alle diese Unterbrecher sind für Stromkreise mit grosser Stromstärke vorgesehen und können ausserdem einem Schaltschütz, Kontaktgeber oder dgl. vorgeschaltet sein, das bzw. der dem besagten Unterbrecher unter Verwendung beispielsweise von Steuerleitungen derart steuert, dass auf dem Niveau des Schützes oder dgl. öffnen und Schliessen sich spannungslos vollziehen.

Es liegt auf der Hand, dass derartige Vorrichtungen nicht in Betracht kommen für Anschlussdosen oder dgl. mit mittlerer oder schwacher Stromstärke, und zwar unabhängig davon, ob sie in der Industrie oder im Haushalt verwendet werden. Diese unterliegen jedoch auch den negativen Einflüssen der elektrischen Lichtbogen und bislang ist kein Dämpfungsmittel für elektrische Lichtbogen verwirklicht worden, welches in ins Gewicht fallender Weise die davon herrührende Verringerung der Lebensdauer der üblichen Anschlussdosen durch den unvermeidbaren Verschleiss der Kontakt und der Isoliermittel vermeidet oder reduziert.

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Der Erfindung liegt daher vor allem die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Steckverbindung zu entwickeln, die geeignet ist, die Auswirkungen des Unterbrechungsliehtbogens zu dämpfen.

Die Steckverbindungen weisen im allgemeinen eine ortsfeste Dose auf, die an die Installation angeschlossen ist, und einen beweglichen Stecker, der an ein Zuführungskabel angeschlossen ist. Aus Sicherheitsgründen sind bestimmte Dosen mit einer Schutzscheibe, auch Sicherheitsscheibe genannt, versehen, die an der Dose derart angebracht ist, dass sie in ihrer Ruhelage die unter Spannung befindlichen Kontakte abdeckt. Diese Scheiben weisen so viele Durchbrechungen auf wie es Kontakte gibt. Sie sind so angebracht, dass die Kontakte durch eine einfache Drehbewegung zugänglich gemacht werden können. Sie werden in ihrer Ruhelage verriegelt und im allgemeinen durch Betätigung des Steckers entriegelt und gedreht. Die bekannten Verriegelungseinrichtungen sehen z. B. das Zusammenwirken eines in Richtung der Verriegelung unter der Einwirkung einer Feder stehenden kleinen Kolbens oder Nockens mit einem Sitzbereich vor, der an der Scheibe derart angeordnet ist, dass er die Scheibe bei der Rotation mit dem Sockel verriegelt, wobei Kolben oder Nocken durch ein Teil des Steckers ausser Eingriff mit dem zugehörigen Sitzbereich gebracht werden können.

Die Kontakte des Steckers und der Dose können jeweils durch Kontaktstifte bzw. Steckerhülsen oder Buchsen gebildet werden. Die Kontakte der Dose können auch durch elastische Druckkontakte gebildet werden.

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Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Verbindung zu schaffen, die aus einem Stecker vorzugsweise festen Kontaktstiften sowie einer Dose mit elastisch bewegbaren Druckkontakten und einer Sicherheitsscheibe der vorbeschriebenen Art besteht, die wenigstens teilweise in ihrer Ruhelage und in ihrer Kontaktlage durch die elastische Wirkung der bewegbaren Kontakte des Steckers verriegelbar oder festlegbar ist.

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Steckverbindung der vorbeschriebenen Art. Zur Lösung der genannten Aufgabe schlägt sie vor, dass die vorerwähnte Verriegelung wenigstens teilweise durch vorspringende isolierende Elemente bewirkt wird, die mit den beweglichen Kontakten verbunden bzw. diesen zugeordnet sind und unter der Einwirkung elastischer Mittel der letzteren stehen und in der Ruhelage und in der Kontaktlage in den unterschiedlichen Sitzbereichen, die in der Scheibe angebracht sind, eingreifen, wobei die Sitzbereiche, die die Kontaktposition bestimmen, im wesentlichen koaxial zu den Durchbrechungen der Scheibe angeordnet sind, und die jeweiligen Oberflächen und Formen der vorkragenden Elemente und der Sitzbereiche so gewählt sind, dass sie in geeigneter Weise zusammenwirken und durch einfache Drehbewegung der Scheibe jeweils am Anfang bzw. am Ende der Betätigung ein Rückstellen dieser Elemente bzw. eingreifen derselben in den Sitzbereichen ermöglichen.

Diese Ausführungsform führt zu einer elektrischen Steckverbindung mit einer Sicherheitsscheibe, die in der Ruhelage und bei hergestelltem Kontakt bezüglich ihrer Winkelposition durch die beweg-

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baren Kontakte oder durch damit verbundene oder diesen zugeordnete Zwischenelemente verriegelbar ist, wodurch der Vorteil erreicht wird, dass die vorerwähnten aufwendigen Verriegelungsmittel vermieden werden. Andererseits wird der Unterbrechungslichtbogen durch wenigstens zwei bei Anwendung der Erfindung eintretende Wirkungen geschwächt oder vermindert. Da das Entriegeln der Scheibe bei Unterbrechung durch eine gewisse Kraftanstrengung in der Handhabung bei der Rotation herbeigeführt wird, um den vorstehenden Elemente! der Kontakte die Möglichkeit zu geben, gegen die elastische Kraft, mit der sie beaufschlagt sind, auszuweichen, wird eine Vergrösserung der Rotationsgeschwindigkeit herbeigeführt, die unmittelbar auf die Entriegelung folgt und somit eine umso schnellere Dehnung bzw. Schwächung des Lichtbogens bewirkt.

Eine Vermindung oder Schwächung wird auch durch das Vorhandensein der vorspringenden Elemente im Bereich der Entstehung des Lichtbogens bewirkt, die so Hindernisse bzw. einen Schutzschirm aus isolierendem Material oder zumindest einen teilweisen Schirm bilden bis zu dem Zeitpunkt, in welchem die Kontakte der Steckdose völlig von der Sicherheitsscheibe abgedeckt sind.

Vorzugsweise werden die vorstehenden Elemente der bewegbaren Kontakte von Buchsen oder dgl. gebildet, deren Enden abgeschrägt sind derart, dass sie eine im wesentlichen kegelstumpfartige Oberfläche bilden, wobei die Sitzbereiche eine schalenform!ge Ausgestaltung aufweisen, die im wesentlichen kegelstumpfartig ist und die gleiche Neigung aufweist wie die Buchsen, so dass am

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Anfang einer die Drehbewegung bewirkenden Handhabung die zusammenwirkenden Oberflächen oder ein Teil der Sitzbereiche und der Buchsen übereinandergleiten, wodurch die Teile mittels Verschieben der Buchsen ausser Eingriff gebracht werden.

Im folgenden werden weitere Einzelheiten der Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die perspektiviseht Ansicht einer Kupplungssteckdose, bei welcher die Sicherheitsscheibe sich in ihrer Ruhelage befindet, im Schema;

Fig. 2 die perspektivische Ansicht einer Kupplungssteckdose, bei welcher die Sicherheitsscheibe sich in ihrer Kontaktposition befindet;

Fig. 3 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, eines elastischen Kontaktes der Steckdose;

Fig. 4 die den Kontakten der Steckdose zugekehrte Seite einer Sicherheitsscheibe;

Fig. 5 im Schema mehrere aufeinanderfolgende Positionen im Verlauf der Drehbewegung der Sicherheitsscheibe;

Fig. 6 einen üblichen Stecker, der mit der Steckdose gemäss den Figuren 1 und 2 verbindbar ist, im Schema.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Kupplungssteckdose, die mit einer an dieser drehbar angebrachten Sicherheitsscheibe 2 versehen ist. Letztere weist bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungs-

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beispiel vier Durchbrechungen 3a - 3d auf. Hinter der Sicherheitsscheibe 2 sind vier elastisch bewegbare Kontakte 4 in Positionen angeordnet, die den Positionen der Durchbrechungen 3 entsprechen. Diese vier Kontakte bilden drei Phasenkontakte und einen Erdkontakt.

In der Darstellung der Fig. 1 nimmt die Scheibe 2 ihre Ruhelage ein. Dabei befinden sie sich in einer Winkelposition, in welcher die Kontakte 4 abgedeckt sind. In die Kupplungssteckdose 1 ist ein Stecker 17 (Fig. 6) einsteckbar, der mit vorzugsweise festen Kontaktstiften 15a - 15d versehen ist. Diese Kontaktstifte sind so angeordnet und dimensioniert, dass sie durch die Durchbrechungen 3 hindurchführbar sind und auf die Scheibe 2 eine Rotationsbewegung übertragen, bis die Durchbrechungen 3, die Kontakte 4 und die Kontaktstifte 5 so miteinander fluchten, dass ein Kontakt herstellbar ist (gemäss der Lage der Teile in Fig. 2). Zu diesem Zweck ist der Stecker mit zwei verschiedenen seitlichen Nocken 18a, 18b versehen, die diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind und mit an der Kupplungssteckdose befindlichen Nuten 5a, 5b in Eingriff bringbar sind. Die Nocken 18a und 18b sind unterschiedlich ausgebildet, um die Bedienungsperson zu veranlassen, den Stecker in der richtigen Position einzuführen. Die Nuten 5a, 5b haben eine im wesentlichen L-förmige Gestalt derart, dass sie zunächst eine geradlinige Bewegung des Steckers vermöglichen, der eine Rotationsbewegung bis in eine Position folgt, die festgelegt ist und nicht überschritten werden kann.

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- ii -

Die Kontakte 4 sind als elastische Druckkontakte ausgebildet und mit einem bewegbaren Kontaktkopf 6 (Fig. 3) versehen, der ein Silberplättchen, ein leitendes Band oder dgl. 7 und eine Feder 8 aufweist. Der Kopf 6 jedes Kontaktes 4 ist von einer Isolierbuchse 9 umgeben, deren Endbereich, der einen Ansatz aufweist bzw. vorsteht, abgeschrägt ist und eine kegelstumpfförmige ringförmige Oberfläche 10 bildet. Die Buchse 9 weist innenseitig eine Schulter 11 auf, die sich gegen einen Kragen 12 des Kontaktkopfes legt, auf den die Kraft der Feder 8 einwirkt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die Feder 8 die Gesamtheit des Kontaktkopfes und der Buchse 9 in Richtung auf eine Position belastet, in welcher ein Kontakt zustande kommt. Buchse 9 und Kopf 6 sind bezüglich einer Translationsbewegung miteinander verbunden, wenn ein Druck auf die Buchse 9 ausgeübt wird.

Die Sicherheitsscheibe 2 ist an ihrer in Fig. 4 dargestellten verdeckten Seite mit Aufnahmen oder Sitzbereichen in Form von Mulden 13a - 13d und 14a - 14d versehen. Die letzteren sind im wesentlichen koaxial in Bezug auf die Durchbrechungen 3a - 3d angeordnet, wohingegen die Aufnahmen oder Sitzbereiche 13a - 13d sich zwischen den Durchbrechungen 3a - 3d in der gleichen relativen Anordnung befinden. Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils die Sitzbereiche 13c und 14d. Die dargestellten Sitzbereiche 13 weisen keine vollständige zylindrische Mündung oder dgl. auf. Diese Ausgestaltung hängt mit den Dimensionen der Elemente zusammen. Es sind ohne weiteres alle möglichen Formen und insbesondere auch Sitzbereiche in Gestalt von im wesentlichen radialen Nuten oder

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dgl. denkbar. Die inneren Oberflächen der Sitzbereiche 13 und 14 sind vorzugsweise konisch mit der gleichen Neigung versehen wie die Oberflächen IO der Buchsen 9. In jedem Fall müssen sie so ausgebildet sein, dass sie mit diesen Oberflächen 10 in der nachfolgend beschriebenen Art zusammenwirken.

Wie bereits gesagt, nimt die Sicherheitsscheibe 2 in ihrer Ruhelage die in Fig. 1 dargestellte Position ein, in welcher die KOntakte 4 abgedeckt sind. In dieser Position sind die Buchsen 9 der durch die Federn 8 beaufschlagten Kontakte derart in die Sitzbereiche 13a - 13d vorgeschoben, dass sie Scheibe 2 verriegelt oder doch zumindest in ihrer Lage markiert ist. Wenn der Stecker in die Dose eingeschoben und dann im Uhrzeigersinn gedreht wird, ist am Anfang dieser Massnahme ein Widerstand zu überwinden, da die Oberflächen 10 der Buchsen 9 und die inneren Oberflächen der Sitzbereiche 13 aufeinander gleiten und eine Verschiebung der Buchsen und damit der Kontaktköpfe bewirken, bis die Endbereiche der Buchsen sich völlig ausser Eingriff mit den Sitzbereichen 13 befinden und auf der Innenseite der Scheibe 2 entlanggleiten. Wenn dies fortgesetzt wird, springen die Buchsen 9 plötzlich in die Sitze 14 ein, wobei die Kontaktköpfe 6 sich gegen die Stifte des Steckers legen. In dieser Position erfolgt eine Markierung und Verriegelung durch die Kontakte 4.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft einen Anschluss für dreiphasigen Strom mit Erdung. Die drei Phasenkontakte sind in abständen von jeweils 90 angeordnet, wohingegen der Erdkontakt

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geringfügig versetzt angeordnet ist derart, dass er aus Sicherheitsgründen kurz vor den Kontaktphasen durch den entsprechenden Kontaktstift berührt wird und entsprechend als letzter unterbrochen wird, wenn der Stecker herausgezogen wird. Allerdings liegt es auf der Hand, dass die Erfindung auch im Zusammenhang mit allen anderen denkbaren Anordnungen und Ausgestaltungen für alle Stromarten Verwendung finden kann.

Fig. 5 zeigt im Schema die vorbeschriebene Arbeitsweise. Es sind drei unterschiedliche Positionen I, II, III und IV dargestellt. Dieses Schema zeigt einen Kontakt der Steckdose, der hier einen Kopf 6¹ in Form eines Kugelabschnittes aufweist, der mit der zugehörigen Buchse 9 versehen ist. Weiterhin ist ein Kontaktstift 15 des Steckers dargestellt, der mit der Steckdose zusammenwirkt. Die Sicherheitsscheibe 2 weist einen zur Durchbrechung 3 koaxialen Sitzbereich 14 auf, durch den der Kontaktstift 15 hindurchragt, sowie einen Sitzbereich 13. Die Position I ist die Ausgangs- oder Ruheposition, in welcher sich die Buchse 9 im Sitzbereich 13 befindet. Eine leichte Drehbewegung hat zur Folge, dass die Buchse 9 zurückverschoben wird. In der Position II wird der Kontakt hergestellt, wobei sich die Buchse 9 im Sitzbereich 14 befindet. Jedoch ist die Drehbewegung noch nicht vollendet; sie ist fortzusetzen bis sie insgesamt 45 ausmacht (Position IV), wodurch die Köpfe der Kontakte 6', der Kontaktstifte 15 aneinanderreiben und so eine Selbstreinigung bewirken, die den Stromdurchgang begünstigt.

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Zur Unterbrechung wird die Handhabung in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt, d. h. durch eine Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn und Herausziehen des Steckers. Dabei bewegen sich die Buchsen 9 von den Sitzbereichen 14 bis zu den Sitzbereichen 13, wo sie die Ruheposition festlegen. Der Kraftaufwand, der zu Beginn der Betätigung notwendig ist, um die Kontakte 4 ausser Eingriff mit dem Sitzbereich 14 zu bringen, bewirkt, wie bereits dargelegt worden war, eine Beschleunigung der Trennung der in Kontakt miteinander befindlichen Elemente und somit eine Verminderung des durch die Trennung bewirkten Ünterbrechungsllchtsbogens. Die schematische Darstellung der Fig. 5 zeigt ausserdem, dass im Augenblick der Unterbrechung die konischen Endbereiche der Buchsen zumindest teilweise eine Abschirmung bezüglich des Lichtbogens bilden.

Die Figuren 1 und 2 zeigen weiterhin, dass die Nuten 5a und 5b in ihrem Umfangsbereich eine kleine Ausnehmung 16 aufweisen, die zur Aufnahme der Vorsprünge 19a, 19b dient, die am Stecker oder an den Nocken 18a und 18b desselben (Fig. 6) jeweils derart angebracht sind, dass sie die Verbindungsposition genauer festlegen und/oder sichern. Die einander zugeordneten Ausnehmungen 16 und VorSprünge 15 sind so ausgebildet, dass eine Krafteinwirkung in Rotationsrichtung ausreicht, um sie ausser Eingriff zu bringen.

Zahlreiche Abwandungen des Anmeldungsgegenstandes sind möglich, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Die Kontaktstifte des Steckers sind so anzubringen, dass sie einmal die

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Drehbewegung auf die Sicherheitsscheibe übertragen können und zum anderen auch den erwünschten elektrischen Kontakt herstellen können. In diesem Sinne ist es zu verstehen, wenn vorstehend von fester Anbringung der Kontaktstifte des Steckers die Rede ist.

Das Prinzip der Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass den beweglichen Kontakten ein isolierendes Material zugeordnet ist und Sitzbereiche oder dgl. vorhanden sind, die an der Sicherheitsscheibe angebracht und einer Ruheposition, in welcher die Kontakte abgedeckt sind, und einer Kontaktposition bzw. Verbindungsposition zugeordnet sind.

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Λ.

Leerseite

Claims (4)

Patentansprüche

1. Steckverbindung mit einer Dose, deren bewegliche Kontakte in Richtung auf ihre eine Verbindung bewirkende Lage elastisch beaufschlagt sind, einem Stecker mit festen Kontaktstiften und einer drehbaren Sicherheitsscheibe, die in der Ruhelage die beweglichen Kontakte überdeckt und Durchbrechungen aufweist, deren Anzahl der der Kontaktstifte entspricht und so dimensioniert und angeordnet ist, dass die Kontaktstifte durch Durchbrechungen hindurchragen können und sich vorzugsweise endseitig an die bewegbaren Kontakte nach einer Rotation der Scheibe anlegen, dadurch gekennzeichnet, dass die hinsichtlich der Winkelposition vorhandene Verriegelung oder Markierung in der Ruhelage und in der Kontaktlage der Sicherheitsscheibe (2) zumindest teilweise durch vorstehende Elemente aus isolierendem Material bewirkbar ist, die den bewegbaren Kontakten (4) zugeordnet bzw. damit verbunden sind und unter der Einwirkung elastischer Mittel (8) der beweglichen Kontakte (4) stehen und in der Ruhelage und in der Kontaktlage in unterschiedlichen Sitzbereichen (13a - 13d? 14a - 14d) eingreifen, die an der Scheibe angeordnet sind, wobei die die Kontaktposition bestimmenden Sitzbereiche (14a - 14d) im wesentlichen koaxial zu den Durchbrechungen (13a - 13d) der Scheibe (2) angeordnet sind und die Oberflächen bzw. Gestaltungen der vorspringenden Elemente (9) und der Sitzbereiche (13a - 13d; 14a - 14d) so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie miteinander zusammenwirken können

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und einfaches Verdrehen der Scheibe (2) am Anfang und am Ende der Betätigung jeweils ein Aussereingriffbringen dieser Elemente und ein Ineingriffbringen der letzteren mit den Sitzbereichen bewirken .

2.Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorspringenden Elemente (9) der bewegbaren Kontakte (6) als Buchsen (9) oder dgl. ausgebildet sind, deren Endbereich so abgeschrägt ist, dass eine im wesentlichen kegelstumpfartige Oberfläche (10) entsteht, und die Sitzbereiche (13a - 13d; 14a - 14d) eine im wesentlichen kegelstumpfartige schalenförmige Gestalt mit im wesentlichen derselben Neigung wie die Buchsen (9) aufweisen derart, dass zu Beginn einer Drehbewegung die zusammenwirkenden Oberflächen oder ein Teil derselben der Sitzbereiche (13a - 13d; 14a - 14d) übereinandergleiten und das Aussereingriffbringen durch eine Verschiebung der Buchsen (9) bewirkbar ist.

3. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Nocken (18) am Stecker (17) angebracht ist, der mit einem Anschlag zusammenwirkt, der an der Dose (1) derart vorgesehen ist, dass die Rotation der Scheibe (2) begrenzt ist, um die Kontaktposition nicht zu überschreiten, wobei gegebenenfalls zusätzliche Mittel zur Markierung oder Verriegelung in dieser Position vorgesehen sind, beispielsweise in Gestalt wenigstens eines Vorsprungs (19a, 19b), der am Stecker (17) oder an den Nocken (18) desselben angebracht ist, und wenigstens eine Ausnehmung (16) an der Dose (1) angebracht ist, um diese Position genauer zu bestimmen und/oder die Teile in dieser

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Position zu halten.

4. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzbereiche (13a - 13d; 14a - 14d) durch Aussparungen an der Sicherheitsscheibe (2) gebildet sind.

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