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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung, umfassend
Strom- bzw. Sammelschienen, ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen
Schaltung, und eine elektrische Anschlußdose bzw. Zentralelektrik,
die die Schaltung aufweist. Die Schaltung und die Anschlußdose sind
insbesondere in einem Fahrzeug anwendbar.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Kürzlich hat
ein rascher Anstieg der Anzahl von elektrischen und elektronischen
Komponententeilen, die an einem Fahrzeug montiert bzw. angeordnet
sind, zu einer Zunahme der Anzahl von Schaltungen bzw. Schaltkreisen
geführt,
die in einem elektrischen Verbindungskasten unterzubringen bzw.
aufzunehmen sind, und insbesondere in einer Anschlußdose bzw.
Zentralelektrik für
ein Fahrzeug. Somit ist es bei der Ausbildung von Zweigschaltungen
bei hoher Dichte notwendig, eine große Anzahl von Komponententeilen
in der Anschlußdose
bzw. dem Verbindungskasten zu montieren, was eine Zunahme in der Anzahl
von Herstellungsstufen verursacht.
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In
einer typischen bekannten Anschlußdose, die in 7 gezeigt
ist, sind Strom- bzw. Sammelschienen 5A–5D eine auf einer
anderen zwischen einem oberen Gehäuseteil 2 und einem
unteren Gehäuseteil 3 überlagert,
wobei Isolationsplatten 4A–4E zwischen ihnen
zwischengeschaltet sind. Das obere Gehäuse 2 weist Verbindersockel 2a,
Relaissockel 2b und Sicherungssockel 2c auf, auf
welchen in einer Verwendung Verbinder 6, Relais 7 und
Sicherungen 8 jeweils montiert sind. Anschlüsse der
Verbinder 6, der Relais 7 und der Sicherungen 8 sind
mit Anschlüssen 5a,
die von den Stromschienen vorragen, direkt oder durch übertragende
bzw. Relaisanschlüsse
verbunden. Das untere Gehäuseteil 3 weist
auch Verbindersockel 3a auf, um Verbinder mit Anschlüssen zu
verbinden, die von den Stromschienen vorragen.
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In
der Anschlußdose 1 nehmen
mit der Zunahme in der Anzahl von Schaltungen der Bereich bzw. die
Fläche
und die Anzahl von Schichten bzw. Lagen der Stromschienen zu und
somit wird die Anschlußdose
groß.
In dem Fall, wo die Verbindersockel, die Relaissockel und die Sicherungssockel
sowohl an den oberen als auch unteren Gehäuseteilen montiert sind, ist
es möglich,
die Fläche
bzw. den Bereich der Anschlußdose
kleiner als in dem Fall zu machen, wo diese Sockel nur am oberen
Gehäuseteil oder
am unteren Gehäuseteil
montiert sind.
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Jedoch
liegen in dem Fall, wo die Sockel an vertikal gegenüberliegenden
Positionen der oberen und unteren Gehäuseteile montiert sind, von
den Stromschienen gebogene Anschlüsse an oder überlappen
einander und können
somit nicht bewegt oder verteilt werden. In diesem Fall ist es notwendig,
Anschlüsse
auf Stromschienen von zusätzlichen Schichten
auszubilden. Die Zunahme der Anzahl der Schichten der Stromschienen
führt zur
Zunahme der Höhe
der Anschlußdose.
D.h. die Anschlußdose
ist notwendigerweise groß.
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Weiterhin
sind die Verbinder, Sicherungen und Relais mit den Stromschienen
verbunden, die im Inneren der Anschluß dose angeordnet sind. So ist es,
wenn die Spezifikation der Verbindung zwischen der internen Schaltung
und den Sicherungen als auch Relais geändert wird, notwendig, die
Konstruktion der gesamten internen Schaltung zu ändern. D.h. die oben beschriebene
Anschlußdose
ist unfähig, leicht
eine Schaltungsänderung
zu erlauben.
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Es
ist möglich,
mit dem Problem der Zunahme der Schichten der Stromschienen fertig
zu werden, die durch ein Überlappen
oder Anstoßen
bzw. Anliegen der Anschlüsse
verursacht sind, die auf den Sammelschienen ausgebildet sind, durch
eine getrennte Anordnung der Stromschienen, die mit den Verbindern
zu verbinden sind, jenen, die mit den Sicherungen zu verbinden sind,
und jenen, die mit den Relais zu verbinden sind. Weiterhin ist es
möglich, die
Anschlußdose
leicht einstellbar auf verschiedene Arten und Klassen von Fahrzeugen
herzustellen, indem die interne Schaltung der Anschlußdose in
eine Verbinderverbindungsschaltung, eine Relaisverbindungsschaltung
und eine Sicherungsverbindungsschaltung getrennt wird, die als ein
Verbindermodul, ein Relaismodul und ein Sicherungsmodul dienen.
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Die
gesamte erforderliche interne Schaltung kann von Stromschienen des
Verbindermoduls, des Relaismoduls und des Sicherungsmoduls konstruiert sein
bzw. werden, indem sie miteinander verbunden werden. Die Stromschienen
können
miteinander durch ein Zusammenschweißen von Vorsprüngen bzw.
Erhebungen an den Enden von Stromschienen durch ein Widerstandsschweißen oder
dgl. verbunden werden.
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Als
das Material für
eine Strom- bzw. Sammelschiene wird häufig ein mit Zinn plattiertes
Messingblatt, das eine Dicke von 0,64 mm aufweist, in Anbetracht
einer günstigen Schweißbarkeit
und niedrigen Kosten verwendet. Beim Verbinden der Stromschienen
miteinander durch ein Widerstandsschweißen ist es möglich, einen
Vorsprung auf einer Schweißoberfläche einer
Stromschiene so auszubilden, daß die
zwei Stromschienen durch ein Vorsprungsschweißen zusammengeschweißt werden, welches
eine Form eines Widerstandsschweißens ist. Somit ist es denkbar,
mit Zinn plattiertes Messing als das Material für die Strom- bzw. Sammelschiene jedes
Moduls zu verwenden und die Module miteinander durch ein Vorsprungsschweißen zu verbinden.
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Jedoch
kann abhängig
von der erforderlichen Spezifikation der Anschlußdose ein Stromwert höher als
ein normaler Wert (ungefähr
20 A) oder ein viel höherer
Stromwert (ungefähr
100 A) auf die interne Schaltung der Anschlußdose angewandt bzw. angelegt
werden. In dem Fall, wo die interne Schaltung, an welche ein hoher
Strom angelegt werden sollte, aus Strom- bzw. Sammelschienen besteht,
die aus einem Material hergestellt sind, das eine niedrige Leitfähigkeit
aufweist, erzeugen die Stromschienen Hitze bzw. Wärme aufgrund
des internen Widerstands ihres Materials, wenn ein hoher bzw. starker Strom
angelegt wird. Dementsprechend steigt die Temperatur im Inneren
der Anschlußdose
an, was zu Nachteilen führt.
Messing, welches herkömmlicherweise
als das Material der Stromschiene verwendet wird, weist eine Leitfähigkeit
von weniger als 30% auf. Deshalb ist Messing für die Stromschienenschaltung
ungeeignet, an welche der elektrische Strom, der einen Wert höher als
der normale Wert aufweist, angelegt werden sollte. D.h. eine Stromschienenschaltung,
die aus Messing hergestellt ist, ist in ihrem Betrieb nicht zuverlässig.
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Die
Erzeugung von Wärme
bzw. Hitze kann unterdrückt
werden, wenn ein Material hoher Leitfähigkeit für die Stromschiene verwendet
wird. Jedoch erzeugt ein derartiges Material hoher Leitfähigkeit wenig
Wärme,
wenn Energie bzw. Leistung während eines
Schweißens
angewandt bzw. angelegt wird. Somit ist es schwierig, das Material
hoher Leitfähigkeit
auf eine Temperatur zu erwärmen
bzw. zu erhitzen, die für
ein Schmelzen, wenn geschweißt
wird, notwendig ist, so daß eine
ausreichende Schweißfestigkeit
schwierig zu erhalten ist. Deshalb ist es unpassend, ein derartiges
Material hoher Leitfähigkeit für die Stromschienen
zu verwenden, wenn sie miteinander zu verschweißen sind.
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EP-A-1018783
offenbart eine elektrische Anschlußdose, die eine Strom- bzw.
Sammelschiene aufweist, die aus einer Mehrzahl von einstückigen Metallstreifenteilen
besteht, die miteinander durch ein Widerstandsschweißen verschweißt sind
bzw. werden. Die Teile sind aus Messing oder einer Kupferlegierung
hergestellt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung
beispielsweise für eine
elektrische Anschlußdose
bzw. Zentralelektrik bereitzustellen, die Strom- bzw. Sammelschienen enthält, in welchen
die Konstruktion insbesondere auf die Stromniveaus adaptiert ist,
die auf die Stromschienen angewandt bzw. angelegt werden.
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Es
ist ein weiteres Ziel, eine elektrische Anschlußdose bereitzustellen, die
Stromschienen enthält,
welche von kompakten Abmessungen sein können.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine elektrische Schaltung bereitgestellt, wie dies
in Anspruch 1 dargelegt ist.
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In
dieser Spezifikation, einschließlich
der Ansprüche,
wird die elektrische Leitfähigkeit
in % ausgedrückt,
gemäß IACS (IACS
ist die Abkürzung
für International
Annealed Copper Standard, welcher die elektrische Leitfähigkeit
eines Metalls oder einer Legierung in Beziehung setzt mit jener
von Kupfer in Termen eines Prozentsatzes). 100% IACS entspricht 58
MS/m.
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Wie
oben beschrieben, wird die Strom- bzw. Sammelschiene der vorliegenden
Erfindung in diesem Aspekt von einer neuen Kombination von Materialien
ausgebildet, die aneinander geschweißt sind, um der Strom- bzw.
Sammelschienenschaltung zu erlauben, eine Leistung aufzuweisen,
die einem spezifizierten Stromwert entspricht, der für die Anschlußdose bzw.
Zentralelektrik erforderlich ist. Beispielsweise ist es in dem Fall,
wo ein spezifizierter bzw. bestimmter Wert eines elektrischen Stroms,
der an die Anschlußdose
anzuwenden bzw. anzulegen ist, höher
ist als ein normaler Wert (beispielsweise ungefähr 20 A), aber nicht höher als
ein hoher Wert (beispielsweise ungefähr 100 A), möglich, die
eine Stromschiene aus einem Material, das eine niedrige Leitfähigkeit
aufweist, und die andere Stromschiene aus einem Material auszubilden,
das eine hohe Leitfähigkeit
aufweist. In diesem Fall ist es möglich, eine hohe Leitfähigkeit
eines Teils der Stromschienenschaltung zu erzielen und somit teilweise
die Wärme- bzw.
Hitzeausgabe in einer Verwendung aufgrund eines elektrischen Widerstands
zu unterdrücken,
was erlaubt, eine Zuverlässigkeit
der Stromschienenschaltung zu sichern. Weiterhin ist es, da das Material
niedriger Leitfähigkeit
für eine
Stromschiene nicht teuer ist, möglich,
die Stromschiene bei niedrigen Kosten herzustellen, indem die Kombination
des Materials niedriger Leitfähigkeit
und des Materials hoher Leitfähigkeit
verwendet wird.
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In
dem Fall, wo ein bestimmter Wert eines elektrischen Stroms, der
an die Anschlußdose
anzuliegen ist, hoch ist, können
beide Stromschienen, die zusammengeschweißt sind, aus Materialien hoher Leitfähigkeit
ausgebildet sein bzw. werden. Spezifisch ist bzw. wird eine aus
sauerstofffreiem Kupfer hergestellt und die andere ist aus einer
Kupferlegierung hergestellt. Wie vorher beschrieben, ist es schwierig,
einen gewünschten
hohen Grad an Schweißfestigkeit
zu sichern, wenn ein Material hoher Leitfähigkeit für eine Stromschiene oder beide Strom-
bzw. Sammelschienen verwendet wird. Aber gemäß der vorliegenden Erfindung
nimmt in diesem Aspekt, weil wenigstens eine der zwei Stromschienen
mit Zinn plattiert ist, der elektrische Widerstand an der Schweißstelle
aufgrund eines Schmelzens der plattierten Schicht zu, wenn Strom
durchgeleitet wird, um sie miteinander zu verschweißen. Es
wird geglaubt, daß das
geschmolzene Zinn mit den Materialien der Stromschienen an der Schweißstelle
eine Legierung bilden kann, und daß die legierten Abschnitte gut
aneinander haften, obwohl dies nicht völlig verifiziert worden ist.
Eine gute Schweißbarkeit
kann sichergestellt werden und ein gewünschter Grad an Schweißfestigkeit
kann erhalten werden. Ein Plattieren mit Zinn von beiden Stromschienen
bewirkt, daß der
elektrische Widerstand mehr zunimmt, was die Schweißbarkeit
verbessert.
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In
dem Fall, wo beispielsweise ein bestimmter Wert eines elektrischen
Stroms, der an die Anschlußdose
anzulegen ist, nicht weniger als 20 A noch mehr als 100 A ist, ist
es als eine bevorzugte Kombination von Stromschienenmaterialien
möglich, mit
Zinn plattiertes Messing als Material für die erste Strom- bzw. Sammelschiene
und irgendeines einer mit Zinn plattierten Kupferlegierung, einer
Kupferlegierung, die nicht mit Zinn plattiert ist, mit Zinn plattiertem
sauerstofffreiem Kupfer und sauerstofffreiem Kupfer, das nicht mit
Zinn plattiert ist, als das Material für die zweite Stromschiene zu
verwenden. Als eine andere geeignete Kombination ist es möglich, die erste
Stromschiene aus nicht mit Zinn plattiertem Messing und die zweite
Stromschiene aus der mit Zinn plattierten Kupferlegierung oder dem
mit Zinn plattierten sauerstofffreien Kupfer auszubilden.
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Messing
ist ein Material mit niedriger Leitfähigkeit, das eine Leitfähigkeit
niedriger als 30% (17,4 MS/m) aufweist. Andererseits ist Kupferlegierung
ein Material hoher Leitfähigkeit,
das eine Leitfähigkeit von
typischerweise ungefähr
60% (34,8 MS/m) aufweist. Sauerstofffreies Kupfer ist auch ein Material hoher
Leitfähigkeit,
das eine Leitfähigkeit
von typischerweise ungefähr
100% (58 MS/m) aufweist. Innerhalb der vorliegenden Erfindung kann,
wie oben beschrieben, eine Stromschiene aus dem Messing niedriger
Leitfähigkeit
ausgebildet sein und die andere Stromschiene ist bzw. wird aus der
Kupferlegierung hoher Leitfähigkeit
oder dem sauerstofffreien Kupfer ausgebildet, und wenigstens eine
der Stromschienen ist mit Zinn plattiert, um einen günstigen Grad
von Schweißbarkeit
zu sichern. Auf diese Weise ist es möglich, eine Stromschienenschaltung
auszubilden, welche die Spezifikation für die Zentralelektrik bzw.
Anschlußdose
erfüllt
und nicht teuer ist.
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In
dem Fall, wo ein bestimmter Wert eines elektrischen Stroms, der
an die Anschlußdose
anzulegen ist, hoch ist, wird als eine bevorzugte Kombination von
Stromschienenmaterialien eine Stromschiene aus einer mit Zinn plattierten
Kupferlegierung oder mit Zinn plattiertem sauerstofffreiem Kupfer
ausgebildet und die andere Stromschiene ist aus irgendeinem einer
mit Zinn plattierten Kupferlegierung, einer Kupferlegierung, die
nicht mit Zinn plattiert ist, mit Zinn plattiertem sauerstofffreiem
Kupfer, und sauerstofffreiem Kupfer, das nicht mit Zinn plattiert
ist, ausgebildet. Selbst obwohl Materialien hoher Leitfähigkeit für beide
Stromschienen verwendet werden, ist wenigstens eine von beiden Stromschienen
mit Zinn plattiert. Somit ist es möglich, einen gewünschten Grad
von Schweißbarkeit
zu erhalten und die Spezifikation für die Anschlußdose zu
erfüllen.
Es ist möglich,
eine Verschweißbarkeit
weiter zu verbessern, wenn beide Stromschienen mit Zinn wenigstens
bei der Schweißzone
plattiert sind.
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Die
Stromschienen sind vorzugsweise miteinander durch ein Widerstandsschweißen verschweißt. Aufgrund
der Verwendung des Widerstandsschweißens ist es möglich, eine
Produktionsleistung bzw. -effizienz beim Schweißverfahren zu verbessern und
eine Schweißqualität zu stabilisieren. Alternativ
können
ein Ultraschallschweißen,
Gasschweißen
und Laserschweißen
verwendet werden.
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Ein
Vorsprung bzw. eine Erhebung kann an einer Schweißoberfläche von
einer der zwei Stromschienen ausgebildet sein, die durch ein Widerstandsschweißen miteinander
zu verschweißen
sind. Der Vorsprung erlaubt, daß sich
eine Schweißkraft und
elektrischer Strom am Kontaktabschnitt des Vorsprungs konzentriert,
wodurch die Schweißbarkeit erhöht wird.
Außerdem
steigert der Vorsprung die Schweißfestigkeit in Synergie mit
einem Zinnplattieren. In dem Fall, wo der Vorsprung auf einer Stromschiene
ausgebildet ist, die eine höhere
Härte aufweist
als die andere Stromschiene, können
sie miteinander verschweißt
werden. Um einen hohen Grad an Schweißfestigkeit zu erhalten, ist
es günstig,
den Vorsprung auf der anderen Stromschiene auszubilden, die eine
niedrigere Härte
aufweist, weil der Vorsprung beim Vorsprungsschweißen geglättet werden kann.
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Gemäß der Erfindung
wird in einem weiteren Aspekt die obige Schaltung der Erfindung
auf eine elektrische Anschlußdose
bzw. Zentralelektrik für
ein Fahrzeug angewandt, welche ein Gehäuse bzw. eine Ummantelung und
innerhalb der Ummantelung montiert bzw. angeordnet ein erstes Schaltungsmodul, welches
in einer Verwendung der elektrischen Anschlußdose mit wenigstens einem
elektrischen Verbinder zu verbinden ist, und ein zweites Schaltungsmodul
aufweist, ausgewählt
aus
- (i) einem Sicherungsmodul, welches adaptiert
ist, um in einer Verwendung der elektrischen Anschlußdose mit
elektrischen Sicherungen verbunden zu sein bzw. zu werden,
- (ii) einem Relaismodul, welches adaptiert ist, um in einer Verwendung
der elektrischen Anschlußdose
mit elektrischen Relais verbunden zu sein, und
- (iii) einem kombinierten Sicherungs- und Relaismodul, welches
adaptiert ist, um in einer Verwendung der elektrischen Anschlußdose mit
elektrischen Sicherungen und elektrischen Relais verbunden zu sein,
wobei
jedes des ersten und zweiten Schaltungsmoduls wenigstens eine Sammel-
bzw. Stromschiene und einen isolierenden Körper aufweist, welcher die wenigstens
eine Stromschiene trägt,
wobei
die zwei Stromschienen jeweils auf dem ersten und zweiten Schaltkreis-
bzw. Schaltungsmodul miteinander an einer Verschweißung verschweißt sind, um
eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Schaltungsmodul
auszubilden.
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Herkömmlicherweise
ist in einer elektrischen Anschlußdose für ein Fahrzeug eine leitfähige Platte gestanzt,
um die Verbinderschaltung, die Sicherungsschaltung und die Relaisschaltung
auszubilden, und Verbinderfortsätze
bzw. -dorne, Sicherungsfortsätze
bzw. -flachstecker und Relaisfortsätze sind jeweils auf der Verbinderschaltung,
der Sicherungsschaltung und der Relaisschaltung bereitgestellt.
Somit sind eine Anordnung und Handhabung der Schaltungen kompliziert.
Dementsprechend nehmen die Stromschienen eine weite Fläche ein
und sind mehrlagig bzw. mehrschichtig.
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Andererseits
können
mit der elektrischen Anschlußdose
der vorliegenden Erfindung die Verbinderverbindungs-Stromschiene,
die Sicherungsverbindungs-Stromschiene und die Relaisverbindungs-Stromschiene
durch ein Stanzen von getrennten leitfähigen bzw. leitenden Platten
ausgebildet werden und an getrennten Positionen angeordnet werden.
Deshalb ist es möglich,
ein Schichten der Stromschienen zu verringern, und es ist leicht,
die Schaltungen anzuordnen und handzuhaben. Somit ist es möglich, die
Fläche
bzw. den Bereich oder das Volumen der Stromschienen zu verringern.
Beim Verbinden der Stromschienen jedes Moduls, indem sie miteinander
verschweißt
werden, werden die Stromschienen, die aus den oben beschriebenen
Materialien hergestellt sind, miteinander kombiniert, um verschiedene
Stromschienenschaltungen gemäß spezifizierten
Werten eines elek trischen Stroms auszubilden, der an die Anschlußdose anzulegen
ist.
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Die
Erfindung besteht weiterhin in einem Fahrzeug, das die elektrische
Anschlußdose
in ihm montiert aufweist, und auch in dem in Anspruch 11 dargelegten
Verfahren.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun anhand eines nicht beschränkenden
Beispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben,
in welchen: –
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1 eine
schematische perspektivische Explosionsansicht einer Anschlußdose bzw.
Zentralelektrik ist, die eine Mehrzahl von Modulen aufweist, an
welche die vorliegende Erfindung angewandt wird bzw. ist.
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2 eine
perspektivische Explosionsteilansicht eines Verbindermoduls der
Dose von 1 ist.
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3A und 3B schematische
Ansichten eines Vorsprungs- bzw.
Erhebungsschweißens von
Strom- bzw. Sammelschienen in der Dose von 1 sind.
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4A und 4B schematische
Ansichten eines Punktschweißens
der Stromschienen von 1 sind.
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5 eine zweite Stromschienenschaltung zeigt,
an welche die vorliegende Erfindung angewandt wird, wobei 5A eine
Draufsicht einer Schaltungsplatte, 5B eine
Schnittansicht an Linie A-A von 5A und 5C eine
vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts von 5B ist.
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6 eine
schematische Ansicht ist, die eine Stromschiene in einer Modifikation
der Ausführungsform
von 5 zeigt.
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7 eine
perspektivische Explosionsansicht ist, die eine herkömmliche
Anschlußdose
zeigt, die oben beschrieben ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Anschlußdose bzw.
Zentralelektrik 10 zeigt, die die Erfindung als eine erste
Ausführungsform
inkorporiert bzw. einschließt.
Die Anschlußdose 10 weist
ein Verbindermodul 11, ein Sicherungsmodul 13 und
ein Relaismodul 12 auf, wobei jedes Strom- bzw. Sammelschienen
umfaßt,
die auf oder zwischen Isolationsplatten montiert bzw. angeordnet sind,
so daß die
interne Schaltung der Anschlußdose 10 in
dem oberen Gehäuseteil 10a und
dem unteren Gehäuseteil 10b in
eine Verbinderverbindungsschaltung, eine Sicherungsverbindungsschaltung
und eine Relaisverbindungsschaltung getrennt ist.
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In
jedem Modul ragen die Enden von Stromschienen, die auf einer Isolationsplatte
oder -platten fixiert sind, von der Nachbarschaft der Isolationsplatten
vor, um Schweißabschnitte
auszubilden, und Schweißabschnitte
von verschiedenen Modulen sind bzw. werden miteinander verbunden,
um eine erforderliche Strom- bzw. Sammelschienenschaltung auszubilden.
Beispielsweise werden Schweißabschnitte 15a,
die von dem Verbindermodul 11 vorragen, auf Schweißabschnitten 20a des
Sicherungsmoduls 13 überlagert
und geschweißt,
um das Verbindermodul 11 und das Sicherungsmodul 13 miteinander
zu verbinden. Auf diese Weise wird die erforderliche Stromschienenschaltung
ausgebildet. Ähnlich
werden Schweißabschnitte 15b,
die von dem Verbindermodul 11 vorragen, auf Schweißabschnitte 25a des
Relaismoduls 12 überlagert
und geschweißt,
um das Verbindermodul 11 und das Relaismodul 12 miteinander
zu verbinden.
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Für eine ausführlichere
Erklärung
der Anschlußdose
von 1 sollte auf die gleichzeitig anhängige europäische Patent anmeldung
Nr. 01303450.9 (veröffentlicht
als EP-A-1145914) Bezug genommen werden.
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Gemäß der Spezifikation
der Anschlußdose 10 wird
ein hoher Strom von ungefähr
100 A zu der internen Schaltung davon zugeführt. Somit wird, um dem Bedürfnis für eine Anwendung
bzw. ein Anlegen dieses hohen Stroms zu entsprechen, das Material, das
eine hohe Leitfähigkeit
aufweist, für
wenigstens einige der Stromschienen der Module verwendet, die die
interne Schaltung konstruieren. Spezifischer sind bzw. werden die
Stromschienen 15 des Verbindermoduls 11 aus mit
Zinn plattiertem sauerstofffreiem Kupfer ausgebildet, das eine Dicke
von 0,64 mm aufweist; Stromschienen 20 des Sicherungsmoduls 13 sind
aus einer mit Zinn plattierten Kupferlegierung ausgebildet, die
eine Dicke von 0,64 mm aufweist; und Stromschienen 25 des
Relaismoduls 12 sind aus einem sauerstofffreien Kupfer
ausgebildet, das nicht mit Zinn plattiert ist und eine Dicke von
0,64 mm aufweist.
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Die
Leitfähigkeit
des sauerstofffreien Kupfers ist ungefähr 100% (58 MS/m). Die Leitfähigkeit
der Kupferlegierung ist ungefähr
60% (34,8 MS/m). D.h. beide sind leitfähige Materialien, von denen
jedes eine hohe Leitfähigkeit
aufweist. Das sauerstofffreie Kupfer weist eine niedrigere Härte als
die Kupferlegierung auf.
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Wie
in 2 gezeigt, sind in dem Verbindermodul 11 die
Stromschienen 15 durch ein Ausstanzen einer leitfähigen Platte,
die aus dem mit Zinn plattierten sauerstofffreien Kupfer hergestellt
ist, in der Form einer Schaltung ausgebildet, die auf einer Isolationsplatte 16-1 angeordnet
ist, und eine Isolationsplatte, die Durchtrittslöcher 16-2a und 16-2b aufweist,
wird auf der Isolationsplatte 16-1 überlagert.
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Die
Schweißabschnitte 15a sind
bzw. werden in der Nähe
des Zentrums der Isolationsplatte 16-1 durch ein Biegen
von Enden der Stromschienen 15 in eine L-Form ausgebildet.
An der vertikalen Schweißoberfläche 15c des
Schweißabschnitts 15a wird
ein Vorsprung bzw. eine Erhebung 15d ausgebildet. In der
Nähe einer
Kante bzw. eines Rands 16-1a der Isolationsplatte 16-1 werden
Enden der Stromschienen 15 in eine L-Form gebogen, um die Schweißabschnitte 15b auszubilden.
Die Isolationsplatte 16-2 wird auf den Stromschienen 15 überlagert.
Als ein Ergebnis dringen die Schweißabschnitte 15a und 15b nach
oben durch die Durchtrittslöcher 16-2a und 16-2b durch.
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Das
Relaismodul 12 weist eine Konstruktion ähnlich jener des Verbindermoduls 1 auf,
obwohl die Schaltungskonfiguration des Relaismoduls 12 verschieden
ist. Die Stromschienen 25 werden überlagert und an einer Isolationsplatte
fixiert. Enden der Stromschienen 25, die vom Umfang der
Isolationsplatte vorragen, sind bzw. werden in eine L-Form gebogen,
um die Schweißabschnitte 25a auszubilden. Ähnlich dem
Relaismodul 12 werden im Sicherungsmodul 13 Enden
der Stromschienen 20, die überlagert und an einer Isolationsplatte
fixiert sind, nach oben gebogen, um den Schweißabschnitt 20a auszubilden.
Die Sicherungsverbindungsfortsätze
bzw. -dorne 20b werden ausgebildet, indem Abschnitte der
Stromschienen 20 nach oben gebogen werden, wo die Sicherungen
einzusetzen sind.
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Die
Module werden miteinander verbunden, um die interne Schaltung der
Anschlußdose
auszubilden. In der Ausführungs form
werden die Module miteinander durch ein Widerstandsschweißverfahren,
wie beispielsweise ein Vorsprungsschweißen und Punktschweißen, verbunden.
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3A und 3B zeigen
einen Zustand, in welchem die Schweißabschnitte 15a und 20a miteinander
durch ein Vorsprungsschweißen
verschweißt sind
bzw. werden, um das Verbindermodul 11 und das Sicherungsmodul 13 miteinander
zu verbinden. Die Schweißoberfläche des
Vorsprungs 15d des Schweißabschnitts 15a des
Verbindermoduls ist in Kontakt mit der Schweißoberfläche des Schweißabschnitts 20a des
Sicherungsmoduls durch mit Zinn plattierte Schichten 15e und 20b (durch
fette Linien gezeigt) angeordnet. In diesem Zustand werden die Schweißabschnitte 15a und 20a zusammengepreßt bzw.
gedrückt,
zwischen mit Energie versorgten Schweißelektroden D-1 und D-2 eingeschlossen. Durch
die angewandte Belastung bzw. aufgebrachte Last wird der obere Abschnitt
des Vorsprungs 15d gegen die Kontaktoberfläche des
Schweißabschnitts 20a gepreßt bzw.
gedrückt.
Strom fließt
durch den Kontaktabschnitt, was Wärme bzw. Hitze erzeugt. Dementsprechend
schmelzen die mit Zinn plattierte Schicht 15e der Stromschiene 15 und
die mit Zinn plattierte Schicht 20b der Stromschiene 20.
Als ein Ergebnis nimmt der elektrische Widerstand am Kontaktabschnitt
zu, und die erzeugte Wärme
bzw. Hitze nimmt sehr zu. Da die Schweißabschnitte 15a und 20a kontinuierlich
in diesem Zustand mit Druck beaufschlagt sind bzw. werden, wird
der Vorsprung 15d zerdrückt,
weil seine Festigkeit durch die erzeugte Wärme bzw. Hitze verringert ist.
Auf diese Weise werden die Schweißabschnitte 15a und 20a miteinander
verschweißt.
In der ersten Ausführungsform wird,
da der Schweißabschnitt 15a eine
niedrigere Härte
aufweist als der Schweißabschnitt 20a,
der Vorsprung 15d glatt bzw. sanft zerdrückt. Weiter hin nimmt
die erzeugte Wärme
aufgrund des Schmelzens der mit Zinn plattierten Schicht zu. Deshalb
können
die Materialien, die beide eine hohe Leitfähigkeit aufweisen, miteinander
fest verschweißt
werden.
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4A und 4B zeigen
einen Zustand, in welchem die Schweißabschnitte 15b und 25a miteinander
durch ein Punktschweißen
verschweißt
sind, um das Verbindermodul 11 und das Relaismodul 12 miteinander
zu verbinden. Die Schweißoberfläche des
Schweißabschnitts 15b des
Verbindermoduls ist in Kontakt mit der Schweißoberfläche des Schweißabschnitts 25a des
Relaismoduls angeordnet. In diesem Zustand sind die Schweißabschnitte 15b und 25a zwischen
mit Energie beaufschlagten Schweißelektroden D-3 und D-4 sandwichartig
eingeschlossen, welche einen Druck anwenden bzw. aufbringen. Wegen
der Druckbelastung und der Wärme-
bzw. Hitzeerzeugung aufgrund des internen Widerstands auf die Anwendung
bzw. Anlegung von elektrischem Strom schmilzt die mit Zinn plattierte
Schicht 15e des Schweißabschnitts 15b und
eine Wärme-
bzw. Hitzeausgabe nimmt zu. Somit werden die Schweißabschnitte 15b und 25a miteinander
fest verschweißt. Durch
ein derartiges Schweißen
sind die Schaltungen des Verbindermoduls 11, des Relaismoduls 12 und
des Sicherungsmoduls 13 elektrisch miteinander leitfähig bzw.
leitend, wodurch sie die Stromschienenschaltung der Anschlußdose 10 bilden,
an welche ein hoher elektrischer Strom sicher angewandt bzw. angelegt
werden kann.
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Das
Material für
die Stromschiene jedes Moduls, an welches ein hoher Strom angelegt
werden kann, ist nicht auf jenes der ersten Ausführungsform beschränkt. Es
ist möglich,
eine Stromschiene aus mit Zinn plattiertem sauerstofffreiem Kupfer
und die andere aus der nicht mit Zinn plattierten Kupferlegierung
auszubilden und sie miteinander zu verschweißen.
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In
dem Fall, wo der Wert des elektrischen Stroms, der an die Anschlußdose anzulegen
ist, als hoch spezifiziert ist, ist die günstigste Kombination die Kombination
einer Stromschiene, die aus sauerstofffreiem Kupfer hergestellt
ist, und einer Stromschiene, die aus einer Kupferlegierung hergestellt
ist. Eine optimale Kombination von Materialien ist in bzw. unter
Berücksichtigung
des Werts des elektrischen Stroms, der an die Anschlußdose anzulegen
ist, und der Kosten ausgewählt.
Da wenigstens eine der Stromschienen mit Zinn plattiert ist, schmilzt
das Zinn aufgrund der durch das Schweißen erzeugten Wärme bzw.
Hitze und somit kann das Schweißen
zuverlässig
ausgeführt
werden. Es ist möglich,
die Schweißbarkeit
in einem höheren
Ausmaß in
dem Fall zu verbessern, wo beide mit Zinn plattiert sind.
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In
dem Fall, wo der Wert eines elektrischen Stroms, der an die Anschlußdose anzulegen
ist, mit nicht weniger als 20 A und nicht mehr als 100 A spezifiziert
ist, ist es möglich,
ein mit Zinn plattiertes Messing, das eine niedrige Leitfähigkeit
aufweist, als das Material für
eine Stromschiene, und ein Material, das eine hohe Leitfähigkeit
aufweist, nämlich
bzw. insbesondere irgendeines der mit Zinn plattierten Kupferlegierung,
der nicht mit Zinn plattierten Kupferlegierung, des mit Zinn plattierten
sauerstofffreien Kupfers, und des nicht mit Zinn plattierten sauerstofffreien
Kupfers, als das Material für
die andere Stromschiene zu verwenden. Als eine andere Kombination ist
es möglich,
eine Stromschiene aus Messing, das nicht mit Zinn plattiert ist,
und die andere Stromschiene aus der mit Zinn plattierten Kupferlegierung
oder dem mit Zinn plattierten sauerstofffreien Kupfer auszubilden.
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In
dem Fall, wo die Stromschienenschaltung aus dem Material niedriger
Leitfähigkeit
und dem Material hoher Leitfähigkeit
ausgebildet ist, ist es möglich,
einen hohen elektrischen Strom an ein Teil der Stromschienenschaltung
anzulegen. Somit ist die oben beschriebene Kombination von Materialien
für die
interne Schaltung der Anschlußdose
bevorzugt, an welche elektrischer Strom, der einen Zwischenwert
aufweist, angelegt wird. Die Schweißbarkeit bzw. Schweißfähigkeit
der Kombination eines Materials, das eine niedrige Leitfähigkeit
aufweist, und eines Materials, das eine hohe Leitfähigkeit
aufweist, ist günstiger
als die Schweißbarkeit
bzw. Schweißfähigkeit
einer Kombination von Materialien, die beide eine hohe Leitfähigkeit
aufweisen. Weiterhin ist das Schweißen der Kombination des Materials,
das eine niedrige Leitfähigkeit
aufweist, und des Materials, das eine hohe Leitfähigkeit aufweist, weniger teuer als
das Schweißen
der Kombination der Materialien, die beide eine hohe Leitfähigkeit
aufweisen. Da wenigstens eines des Materials, das eine niedrige
Leitfähigkeit
aufweist, und des Materials, das eine hohe Leitfähigkeit aufweist, mit Zinn
plattiert ist, ist es außerdem
möglich,
einen notwendigen Grad an Schweißfestigkeit zu sichern bzw.
sicherzustellen.
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In
dem Fall, wo Stromschienenmaterialien der oben beschriebenen Kombinationen
durch ein Vorsprungsschweißen
geschweißt
sind bzw. werden, ist es bevorzugt, den Vorsprung bzw. die Erhebung auf
der Schweißoberfläche eines
Materials von niedrigerer Härte
auszubilden, um dem Vorsprung zu erlauben, glatt bzw. sanft zerdrückt zu werden.
Beispielsweise ist in dem Fall von Messing und Kupferlegierung der Vorsprung
auf dem Messing ausgebildet. Alternativ ist es möglich, den Vorsprung auf einem
Material höherer
Härte auszubilden.
Sogar das Punktschweißen
kann verwendet werden, um einen ausreichenden Grad an Schweißfestigkeit
beim Schweißen
zwischen Stromschienen zu sichern, die aus Messing hergestellt sind,
das eine niedrige Leitfähigkeit
aufweist. D.h. in diesem Fall ist ein Vorsprungsschweißen unnötig. Statt
eines Widerstandsschweißens,
wie des Vorsprungsschweißens
und des Punktschweißens,
können
ein Ultraschallschweißen,
Gasschweißen
und Laserschweißen
verwendet werden.
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5A, 5B und 5C zeigen
eine Schaltungsplatte 50, die Stromschienen enthält, an welchen
die Erfindung als eine zweite Ausführungsform angewandt wird.
Die Schaltung 50 ist in unserer europäischen Patentanmeldung EP-A-1119225
ausführlich
beschrieben. Eine Mehrzahl von langen und schmalen Stromschienen 52 ist
an der oberen Oberfläche
einer Isolationsplatte 51 parallel zueinander in einer
X-Richtung angeordnet. Eine Mehrzahl von langen und schmalen Strom-
bzw. Sammelschienen 53 ist auch auf der unteren Oberfläche der
Isolationsplatte 51 parallel zueinander in einer Y-Richtung
orthogonal zur X-Richtung angeordnet. Um die Stromschienen 52 und 53 auf
der oberen und unteren Oberfläche
der Isolationsplatte 51 anzuordnen, ist eine Mehrzahl von
Rillen bzw. Nuten 51a und 51b an der oberen bzw.
unteren Oberfläche
der Isolationsplatte 51 ausgebildet. Durchtrittslöcher 51d sind
in der Isolationsplatte 51 an Positionen ausgebildet, wo eine
elektrische Verbindung zwischen der oberen und unteren Stromschiene 52 und 53 gewünscht wird.
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Da
ein hoher Strom an die Schaltungsplatte 50 angelegt wird,
wird die mit Zinn plattierte Kupferlegierung ver wendet, um die Stromschienen 52 auszubilden,
während
mit Zinn plattiertes sauerstofffreies Kupfer verwendet wird, um
die Stromschienen 53 auszubilden. An der Position der Isolationsplatte 51 entsprechend
dem Durchtrittsloch 51d, um die Stromschienen 52 und 53 miteinander
in Kontakt zu bringen, ist die Stromschiene 52 nach unten
gebogen, um einen gebogenen Abschnitt 52a auszubilden,
während
die Stromschiene 53 nach oben gebogen ist, um einen gebogenen
Abschnitt 53a auszubilden.
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Die
Stromschienen 52 und 53 sind bzw. werden miteinander
durch ein Punktschweißen
verbunden. Die Stromschienen 52 und 53 werden
miteinander durch die mit Zinn plattierten Schichten 52e und 53b in
Kontakt gebracht. Die Kontaktabschnitte der Stromschienen 52 und 53 werden
vertikal zwischen mit Energie beaufschlagten Elektroden eingeschlossen
und zusammengepreßt
bzw. -gedrückt,
um einen Kontaktabschnitt 54 enger Verbindung auszubilden. In
dem Schweißvorgang
schmilzt das Zinn, weil der Kontaktabschnitt 54 enger Verbindung
bzw. der ununterbrochene Kontaktabschnitt Wärme bzw. Hitze aufgrund seines
internen Widerstands durch die Anwendung von elektrischem Strom
erzeugt. Somit können
die Kupferlegierung und das sauerstofffreie Kupfer miteinander fest
verschweißt
werden, obwohl die Schweißbarkeit
bzw. Schweißfähigkeit
davon sonst als ungünstig
betrachtet wird.
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Die
Stromschienen 52 und 53 können alternativ miteinander
durch ein Vorsprungsschweißen verschweißt werden.
In diesem Fall wird, wie in 6 gezeigt,
ein Vorsprung 53b auf einem gebogenen Abschnitt 53a einer
Stromschiene 53 ausgebildet, die aus sauerstofffreiem Kupfer
niedriger Leitfähigkeit hergestellt
ist, um das Schweißen
zu erleichtern.
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Die
Kombination von Materialien für
die Stromschienen 52 und 53 ist nicht auf jene
oben beschriebene beschränkt,
sondern die Kombinationen, die für
eine Anwendung von hohem Strom in der ersten Ausführungsform
verwendet werden, sind in der zweiten Ausführungsform anwendbar. In dem
Fall, wo elektrischer Strom, der einen zwischenliegenden bzw. Zwischenwert
oder einen normalen Wert (ungefähr
20 A) aufweist, an die Schaltungsplatte 50 angelegt wird,
sind die Kombinationen, die in der ersten Ausführungsform verwendet werden,
in der zweiten Ausführungsform
anwendbar. Es ist nicht notwendig, dieselbe Art von Material für alle der
langen und schmalen oberen Stromschienen 52 zu verwenden, sondern
es ist möglich,
ein verschiedenes Material für
jede Stromschiene 52 zu verwenden. Ähnlich ist es möglich, ein
verschiedenes Material für
jede Stromschiene 53 zu verwenden. Wie in der ersten Ausführungsform
können
ein Ultraschallschweißen, Gasschweißen und
Laserschweißen
verwendet werden.
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Wie
aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich, ist es unter Verwendung
der Strom- bzw. Sammelschienenschaltung der vorliegenden Erfindung
möglich,
Materialien zu schweißen,
welche schwierig miteinander durch herkömmliche Verbindungsverfahren
zu verbinden sind. Somit ist es möglich, die interne Schaltung
der Anschlußdose
durch ein Kombinieren von Materialien auszubilden, die optimal für einen
bestimmten bzw. spezifizierten Wert eines elektrischen Stroms sind,
der an die Anschlußdose
bzw. Zentralelektrik anzulegen ist. Bei bzw. nach einem Anlegen
von elektrischem Strom an die interne Schaltung verursacht die interne
Schaltung keine Mängel
trotz der in den Stromschienen erzeugten Wärme bzw. Hitze. Deshalb kann
eine zuverlässige bzw.
betriebssichere interne Schaltung erhalten werden. Außerdem kann
die Stromschienenschaltung bei niedrigen Kosten in dem Fall produziert
bzw. hergestellt werden, wo Materialien, die nicht mit Zinn plattiert
sind, in der Kombination von Materialien verwendet werden. Demgemäß ist es
möglich,
sowohl eine Leistung als auch Kosten vorteilhaft zur Geltung zu
bringen.
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Weiterhin
ist es möglich,
die Anschlußdose daran
zu hindern groß zu
werden und der Änderung der
Konstruktion von Schaltungen bzw. Schaltkreisen zu entsprechen,
indem die interne Schaltung der Anschlußdose in das Verbindermodul,
das Sicherungsmodul und das Relaismodul für jedes elektrische Komponententeil
bzw. Teil einer elektrischen Komponente getrennt wird.