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Die Erfindung betrifft eine elektrische Verteilereinrichtung, insbesondere ein Verteilerstück, zum Anschluss an Schirmungseinrichtungen aufweisende Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen, wobei die Verteilereinrichtung ein leitfähiges Gehäuse zur Bildung einer Schirmung und mindestens einen im Gehäuse angeordneten Leiterbahnenträger zum Verschalten der unterschiedlichen Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen aufweist.
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Zur Übertragung von elektrischen Signalen oder auch von elektrischer Leistung von einer Maschine oder Anlage zu mehreren anderen Maschinen oder Anlagen existieren Verteilersysteme. Diese Verteilersysteme bestehen z. B. aus einer als Verteilerstück ausgebildeten elektrischen Verteilereinrichtung zum Anschluss an als Steckanschlüsse oder Leitungen ausgebildeten Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen. Das Verteilerstück ist dabei zum Beispiel als T-Stück oder als H-Stück ausgebildet. Für die elektrische Verschaltung der einzelnen Leitungselemente der unterschiedlichen Steckanschlüsse weist das Verteilerstück z. B. einen als starre oder flexible Leiterplatte ausgebildeten Leiterbahnenträger im Gehäuseinneren auf. Bei einer derartigen Anordnung kann eine Umspritzung mit Kunststoff dafür sorgen, dass das Verteilerstück dicht gegen Partikel und Flüssigkeiten ist (Schutzart IP 67). Die Leiterplatte wird durch ein ein- oder mehrteiliges Gehäuse bzw. Innengehäuse für den Umspritzungsprozess in Position gehalten.
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Zur Vermeidung von elektrischen und magnetischen Störeinflüssen ist das Verteilerstück mit einer elektrisch leitenden Schirmung versehen. Um eine derartige EMV-Schirmung (EMV: Elektromagnetische Verträglichkeit) zu etablieren, gibt es verschiedene Ansätze. Eine gängige Möglichkeit ist es, dass die als Schirmhülsen ausgebildeten Schirmungseinrichtungen von Steckanschlüssen mit auf die Leiterplatte gelötet werden und somit die Anbindung der Schirmung über die Leiterplatte erfolgt. Weiterhin gibt es leitfähige Metallgehäuse, die mit einem einseitig leitfähigen beschichteten Kunststoffdeckel versehen sind und anschließend mit Vergussmasse aufgefüllt werden. Auch eine Doppelumspritzung ist bekannt, die einen isolierenden Kern und eine äußere Umspritzung durch einen leitfähig gemachten Kunststoff umfasst.
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Die Patentschrift
US 5,906,513 zeigt ein geschirmtes T-Stück zum Anschluss an drei einen jeweiligen Satz Leitungselemente und je eine Schirmhülse aufweisenden Steckanschlüssen, mit einem leitfähigem Gehäuse zur Bildung einer Schirmung des T-Stücks und mit einer im Gehäuse angeordneten starren Leiterplatte zum Verschalten der Leitungselemente der unterschiedlichen Steckanschlüsse mit einander, wobei eine der Schirmhülsen den Leiterbahnenträger elektrisch kontaktiert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Verteilereinrichtung und ein Verfahren zur Montage selbiger anzugeben, die eine sichere Kontaktierung des die Schirmung bildenden Gehäuses mit den Schirmungseinrichtungen der Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen bei einfacher Montage gewährleisten.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Verteilereinrichtung ist vorgesehen, dass die Schirmungseinrichtungen über den Leiterbahnenträger mit mindestens einem darauf befestigbaren Kontaktelement leitend verbindbar sind und das Gehäuse leitfähige Gehäuseteile aufweist, wobei mindestens einer der Gehäuseteile mindestens eine Struktur mit mindestens einem elastischen Kontaktvorsprung zum elektrischen Kontaktieren des befestigten Kontaktelements und ein anderer der Gehäuseteile mindestens eine Klemmeinrichtung mit zwei Klemmbacken zum Verklemmen des Kontaktvorsprungs mit dem befestigten Kontaktelement beim Zusammensetzen der Gehäuseteile aufweist. Diese elektrische Verteilereinrichtung gewährleistet, dass beim Zusammenbau selbiger durch das Zusammensetzen der beiden elektrisch leitfähigen Gehäuseteile eine elektrische Kontaktierung der Schirmungseinrichtungen der Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen mit dem die Schirmung der Verteilereinrichtung bildenden leitfähigen Gehäuses sicher erfolgt, wenn ein entsprechendes Kontaktelement eingebaut ist. Ist eine elektrische Kontaktierung des leitfähigen Gehäuses der Verteilereinrichtung mit den Schirmungseinrichtungen der Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen nicht gewünscht, so wird auf das Kontaktelement verzichtet, so dass der Kontaktvorsprung „ins Leere greift” bzw. die Kontaktvorsprünge „ins Leere greifen” und das leitfähige Gehäuse und die Schirmungseinrichtungen – so sie denn nicht über einen anderen Pfad miteinander elektrisch kontaktiert sind – elektrisch voneinander isoliert bleiben. Die Kontaktierung ist somit optional, was ein weiterer Vorteil ist.
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Die elektrische Verteilereinrichtung ist bevorzugt ein Verteilerstück, bevorzugt ein T-Stück oder ein H-Stück. Der Leiterbahnenträger kann auch zur Kontaktierung der Kontakt- und/oder Leitungselemente der Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen untereinander genutzt werden. Er ist insbesondere als starre oder flexible Leiterplatte ausgebildet.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Leiterbahnenträger das Kontaktelement aufweist und die Schirmungseinrichtungen über den Leiterbahnenträger mit dem mindestens einen darauf befestigten Kontaktelement leitend verbunden sind. In dieser Konfiguration mit Kontaktelement ergibt sich somit die sichere Kontaktierung von leitfähigem Gehäuse der Verteilereinrichtung und den Schirmungseinrichtungen der entsprechenden Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen.
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Mit Vorteil sind zwei parallel angeordnete Leiterbahnenträger vorgesehen, zwischen denen das Kontaktelement angeordnet ist und wobei das Kontaktelement diese miteinander verbindet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gehäuseteile zur Bildung des leitfähigen Gehäuses als zwei Gehäusehälften, insbesondere Gehäusehalbschalen, ausgebildet sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird das leitfähige Gehäuse bzw. der leitfähige Teil eines Gesamtgehäuses durch die beiden Gehäusehälften gebildet. Dies schließt somit nicht aus, dass weitere, insbesondere nicht leitfähige Gehäuseteile vorhanden sind. Die leitfähigen Gehäuseteile bestehen bevorzugt aus Metall.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kontaktvorsprung und/oder mindestens eine der Klemmbacken eine Auflaufschräge für das Verklemmen des Kontaktvorsprungs mit dem Kontaktelement aufweist. Die Auflaufschräge ermöglicht es, den Anpressdruck der Klemmbacken beim zusammensetzen zu variieren.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Struktur eine im Wesentlichen U-förmige Struktur mit zwei als elastische Schenkel der U-Form ausgebildeten Kontaktvorsprüngen zum Umgreifen bzw. „Einfangen” des Kontaktelements ist und die Klemmbacken als Klemmbacken zum beidseitigen Verklemmen der Schenkel mit dem Kontaktelement beim Zusammensetzen der Gehäuseteile ausgebildet ist. Handelt es sich bei den Gehäuseteilen um Gehäusehälften bzw. Gehäusehalbschalen, so umgreift die U-förmige Struktur von einer Seite das an dem Leiterbahnenträger befestigte und kontaktierte Kontaktelement. Wird anschließend die zweite Gehäusehälfte aufgesetzt, so umgreift deren Klemmeinrichtung mit den beiden Klemmbacken von der anderen Seite die Endbereiche der U-förmigen Struktur. Beim Zusammensetzen der beiden Gehäusehälften verklemmen nun die Klemmbacken die beiden Schenkel mit dem Kontaktelement. Da sowohl die Struktur als auch die Klemmbacken elektrisch leitfähig sind, werden beide Gehäuseteile elektrisch kontaktiert. Ist mindestens eine Auflaufschräge vorgesehen, so erhöht sich der Druck beim „Schließen” der beiden Gehäusehälften.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kontaktelement in den Leiterbahnenträger eingepresst ist. Ist das Kontaktelement ein zylindrischer Kontaktstift, so wird dieser Kontaktstift zur Kontaktierung innerhalb des Leiterbahnenträgers in eine Durchkontaktierung (via) eingepresst. Bevorzugt ist das Kontaktelement als zylindrischer Kontaktstift ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verteilereinrichtung mindestens eine Führungseinrichtung zur Führung der Gehäuseteile beim Zusammensetzen aufweist. Diese Führungseinrichtung kann z. B ein Führungsstift sein.
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Mit Vorteil sind zwei, insbesondere symmetrisch am mindestens einen Leiterbahnenträger befestigte und kontaktierte Kontaktelemente vorgesehen, wobei ein erstes der Kontaktelemente von einer U-förmigen Struktur der ersten Gehäusehälfte und das zweite der Kontaktelemente von einer U-förmigen Struktur der zweiten Gehäusehälfte umgriffen wird und eine jeweilige Klemmeinrichtung der jeweils anderen Gehäusehälfte die Schenkel der U-Form der je einen Gehäusehälfte mit dem zugeordneten Kontaktelement verklemmt.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass das elektrisch leitfähige Gehäuse Durchbrüche zum Umspritzen des Leiterbahnenträgers im Inneren des Gehäuses nach dem Zusammensetzen der Gehäuseteile aufweist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Leiterbahnenträger weiterhin Hülsen zur zentrierenden Führung der Leitungselemente der Steckanschlüsse aufweist. Diese Hülsen sind bevorzugt in den Leiterbahnenträger, insbesondere Durchkontaktierungen des Leiterbahnenträgers, eingepresst.
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Weist das Gehäuse entsprechende Durchbrüche auf, so kann der/die sich im Innenraum des Gehäuses befindenden Leiterbahnenträger anschließend mit elektrisch isolierendem Material umspritzt werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Leiterbahnenträger im Innenraum des Gehäuses mit elektrisch isolierendem Material umspritzt ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Montage einer elektrischen Verteilereinrichtung, insbesondere eines Verteilerstücks, zum Anschluss an Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen mit Schirmungseinrichtungen. Die Verteilereinrichtung weist ein leitfähiges Gehäuse mit leitfähigen Gehäuseteilen zur Bildung einer Schirmung der Verteilereinrichtung und mindestens einen im Gehäuse angeordneten Leiterbahnenträger zum Verschalten der Leitungselemente der unterschiedlichen Steckanschlüsse miteinander auf. Die Schirmungseinrichtungen sind über den Leiterbahnenträger mit mindestens einem darauf befestigten Kontaktelement leitend verbunden. Mindestens einer der Gehäuseteile weist mindestens eine Struktur mit mindestens einem elastischen Kontaktvorsprung zum elektrischen Kontaktieren des Kontaktelements und ein anderer der Gehäuseteile mindestens eine Klemmeinrichtung mit zwei Klemmbacken auf, die beim Zusammensetzen der Gehäuseteile den Kontaktvorsprung mit dem Kontaktelement verklemmt und dabei elektrisch kontaktiert. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klemmeinrichtung den Kontaktvorsprung mittels einer Auflaufschräge mit dem Kontaktelement verklemmt.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der Leiterbahnenträger anschließend im Innern des leitfähigen Gehäuses durch mindestens einen Durchbruch im Gehäuse mit elektrisch isolierendem Material umspritzt wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer als H-Stück ausgebildeten Verteilereinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine geschnittene Seitenansicht des in 1 gezeigten H-Stücks,
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3 eine perspektivische Darstellung des quer geschnittenen H-Stücks der 1, wobei eine Gehäusehälfte angehoben ist, und
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4 eine perspektivische Darstellung der anderen Hälfte des quer geschnittenen H-Stücks der 1 bis 3 mit zusammengesetzten Gehäusehälften.
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Die 1 zeigt eine als Verteilerstück, genauer als H-Stück, ausgebildete Verteilereinrichtung 10 mit vier Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12. Jede der Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 ist als Steckanschluss 14 ausgebildet und weist einen in einem Steckereinsatz geführten Satz Leitungselemente 16 auf. Weiterhin weist jede der Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 eine als Schirmhülse ausgebildete Schirmungseinrichtung 18 auf. Zwischen den Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 befindet sich innerhalb eines Gehäuses 20 der Verteilereinrichtung (10) ein von diesem Gehäuse 20 und den Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 eingehauster Innenraum 22 der Verteilereinrichtung 10. Auf jeder der Seiten der als H-Stück ausgebildeten Verteilereinrichtung 10 ist ein Steckanschluss-Paar mit je zwei parallel zueinander ausgerichteten Steckanschlüssen 14 angeordnet. Jeder der Steckanschlüsse 14 eines der beiden Steckanschluss-Paare ist dabei koaxial zu einem entsprechenden Steckanschluss 14 des anderen Steckanschluss-Paares auf der gegenüberliegenden Seite der Verteilereinrichtung 10 angeordnet. Durch diese Anordnung und den sich über die volle Breite der Seite erstreckenden Innenraum 22 der Verteilereinrichtung 10 ergibt sich die charakteristische H-Form des H-Stücks.
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Im Mittelteil 24 mit Innenraum 22 der Verteilereinrichtung 10 sind zwei parallel zueinander angeordnete und sich über die Breite erstreckende Leiterbahnenträger 26, 28 angeordnet. Diese sind beide als starre Leiterplatten ausgebildet. Der eine der Leiterbahnenträger 26 ist dem einen Steckanschluss-Paar, der andere der Leiterbahnenträger dem anderen Steckanschlusspaar zugeordnet. In jeden der Leiterbahnenträger 26, 28 sind Stifte und/oder Hülsen 30 zur Kontaktierung des jeweiligen Leiterbahnenträgers 26, 28 mit den zugeordneten Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 bzw. der beiden Leiterbahnträger 26, 28 untereinander eingepresst.
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Die 2 zeigt die entsprechende Situation in einer geschnittenen Seitendarstellung. Der Teil der Hülsen 30, die der Kontaktierung der Leitungselementesätze 16 der einzelnen Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 dienen, sind dazu mit den einzelnen Leitungselementen verbunden. Die Leiterbahnenträger 26, 28 weisen Leiterbahnen (hier nicht gezeigt) zum Verschalten der Leitungselementesätze 16 der unterschiedlichen Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 miteinander auf.
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Das Gehäuse 20 wird von zwei als Gehäusehälften 32, 34 ausgebildeten Gehäuseteilen 36, 38 gebildet. Die beiden Gehäusehälften 32, 34 sind als Gehäusehalbschalen ausgebildet, die den Innenraum 22 mit den Leiterbahnenträgern 26, 28 im zusammengesetzten Zustand vollumfänglich (360°) übergreifen. Die Verteilereinrichtung 10 weist weiterhin zwei, die beiden Leiterbahnenträger 26, 28 miteinander starr verbindende und dabei elektrisch kontaktierende Kontaktelemente 40, 42 auf. Beide Kontaktelemente 40, 42 sind als mit ihren jeweiligen Endbereichen in den einen Leiterbahnenträger 26 sowie in den anderen Leiterbahnenträger 28 eingepresste zylindrische Kontaktstifte 44, 45 ausgebildet.
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Jede der Gehäusehälften 32, 34 weist auf ihrer jeweiligen Innenseite eine Struktur 46, 48 auf, wobei jede der Strukturen 46, 48 zwei Kontaktvorsprünge 50, 52 besitzt. Jede der Strukturen 46, 48 ist dabei als eine U-förmige Struktur mit als elastische Schenkel der U-Form ausgebildeten Kontaktvorsprüngen 50, 52 ausgebildet.
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Weiterhin weist jede der Gehäusehälften 32, 34 eine Klemmeinrichtung 54, 56 mit je zwei beabstandet zueinander angeordneten Klemmbacken 58, 60 auf. Der entsprechende Abstand A zwischen den Innenschenkeln der Klemmbacken 58, 60 entspricht in etwa dem Außenabstand der beiden als elastische Schenkel ausgebildeten Kontaktvorsprünge 50, 52 der Struktur 46, 48 der jeweils anderen Gehäusehälften 32, 34. Jede der Klemmbacken 58, 60 weist auf ihrer Innenseite eine Auflaufschräge 62, 64 auf, so dass der Abstand der Klemmbacken am Grund der jeweiligen Klemmeinrichtung 54, 56 kleiner ist als der Abstand zwischen den Endbereichen der Klemmbacken 58, 60.
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Jede der Gehäusehälften 32, 34 weist weiterhin eine Führungseinrichtung 66, 68 zur Führung der Gehäuseteile beim Zusammensetzen auf.
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Es ergibt sich folgende Funktion: Sind die Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 an den jeweiligen Leiterbahnenträgern 26, 28 angeschlossen und diese über die als Kontaktstifte 44, 45 ausgebildeten Kontaktelemente 40, 42 miteinander kontaktiert, so werden die Leiterbahnenträger 26, 28 in eine der Gehäusehälften 32, 34 eingelegt. Dabei übergreift die im Wesentlichen U-förmige Struktur 46 der einen Gehäusehälfte 32 das eine Kontaktelement 40, so dass dieses mit einem seiner Abschnitte zwischen den als elastischen Schenkel ausgebildeten Kontaktvorsprüngen 50, 52 angeordnet ist. Das zweite Kontaktelement 42 befindet sich dabei im Bereich der Klemmeinrichtung 58 der ersten Gehäusehälfte 32.
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3 zeigt die entsprechende Situation. Wird die zweite Gehäusehälfte 34 aufgesetzt, also die beiden Gehäuseteile zusammengesetzt, so übergreift die Klemmeinrichtung 56 der zweiten Gehäusehälfte 34 die Enden der Kontaktvorsprünge 50, 52 der U-förmigen Struktur 46 der ersten Gehäusehälfte 32 und verklemmt dabei durch den beim Zusammensetzen mittels der Auflaufschrägen 62, 64 sich erhöhenden Druck die entsprechenden Kontaktvorsprünge 50, 52 der Struktur 46 mit dem ersten Kontaktelement 40.
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Gleiches geschieht auch mit dem zweiten Kontaktelement 42. Hier übergreifen die Klemmbacken 58, 60 der Klemmeinrichtung 54 der ersten Gehäusehälfte 32 die Enden der Kontaktvorsprünge 50, 52 der zweiten Struktur 48 der zweiten Gehäusehälfte 34 und verklemmen durch den mit dem Zusammensetzen zunehmenden Druck durch die Auflaufschrägen 62, 64 die elastischen Kontaktvorsprünge 50, 52 mit dem Kontaktelement 42. Die entsprechende Situation ist mit Blick auf die andere Seite der Verteilereinrichtung 10 in 4 abgebildet.
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Bei der in den 1 bis 4 dargestellten Verteilereinrichtung 10 wird somit das elektrisch leitende Gehäuse 20, bestehend aus den in Gehäusehälften 32, 34 einfach und sicher für die Leiterbahnenträger 26, 28 mit den Schirmungseinrichtungen der Steckanschlüsse 12 verbunden. Durch das Verklemmen von Kontaktvorsprüngen 50, 52 und Kontaktelementen 40, 42 werden beide Gehäusehälften 32, 34 sicher kontaktiert.
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Mindestens einer der Gehäuseteile 36, 38, also der Gehäusehälften 32, 34, weist einen Durchbruch auf, durch den die Leiterbahnenträger 26, 28 im Innenraum 22 der Verteilereinrichtung 10 nach dem Zusammensetzen der Gehäuseteile 36, 38 mit elektrisch isolierendem Material umspritzt werden.
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Durch die beiden leitfähigen Gehäusehälften 32, 34, die gleich ausgebildet sein können, wird somit eine EMV-Abschirmung realisiert. Diese Abschirmung der Verteilereinrichtung 10 lässt sich sowohl mit Steckanschlüssen als auch mit geschirmten Leitungen kombinieren. Die Verschaltung im Innern der Verteilereinrichtung 10 ist dabei vollumfänglich gekapselt. Somit kann die Schirmung wahlweise in die Verschaltung integriert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verteilereinrichtung
- 12
- Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtung
- 14
- Steckanschluss
- 16
- Satz an Leitungselementen
- 18
- Schirmungseinrichtung
- 20
- Gehäuse
- 22
- Innenraum
- 24
- Mittelteil
- 26
- Leiterbahnenträger
- 28
- Leiterbahnenträger
- 30
- Hülse
- 32
- Gehäusehälfte
- 34
- Gehäusehälfte
- 36
- Gehäuseteil
- 38
- Gehäuseteil
- 40
- Kontaktelement
- 42
- Kontaktelement
- 44
- Kontaktstift
- 45
- Kontaktstift
- 46
- Struktur
- 48
- Struktur
- 50
- Kontaktvorsprung
- 52
- Kontaktvorsprung
- 54
- Klemmeinrichtung
- 56
- Klemmeinrichtung
- 58
- Klemmbacke
- 60
- Klemmbacke
- 62
- Auflaufschräge
- 64
- Auflaufschräge
- 66
- Führungseinrichtung
- 68
- Führungseinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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