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Die Erfindung betrifft eine Leistungsmodulvorrichtung, umfassend ein Leistungsmodul und einen Erfassungsabschnitt mit wenigstens einem bestromten oder bestrombaren Anschlusselement, insbesondere ein Anschlussbolzen, und einer zur Erfassung wenigstens eines elektrischen Parameters eines durch das Anschlusselement fließenden Stroms ausgebildete Erfassungseinrichtung, die wenigstens ein Erfassungselement aufweist, das das Anschlusselement zumindest abschnittsweise umgreift, wobei die Leistungsmodulvorrichtung eine in einem Zwischenraum zwischen dem Erfassungselement und dem Anschlusselement angeordnete Isolierhülse zum elektrischen Isolieren des Erfassungselements von dem Anschlusselement aufweist, wobei die Isolierhülse zumindest einen innerhalb des Erfassungselements angeordneten Außenflächenabschnitt des Anschlusselements umgreift.
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Leistungsmodulvorrichtungen sind, beispielsweise in Anwendungen für elektrische Maschinen in Kraftfahrzeugen, insbesondere für die Bereitstellung von elektrischer Energie für elektrische Maschinen, grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei wird wenigstens ein Anschlusselement, beispielsweise ein Anschlussbolzen, bestromt, wobei mittels einer Erfassungseinrichtung ein elektrischer Parameter des durch das Anschlusselement fließenden Stroms erfasst werden kann, insbesondere die Stromstärke. Dabei weist die Erfassungseinrichtung wenigstens ein Erfassungselement auf, dass das Anschlusselement zumindest abschnittsweise umgreift.
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Zwischen dem Erfassungselement und dem Anschlusselement ist somit ein Zwischenraum ausgebildet, der für die elektrische Isolation zwischen Erfassungselement und Anschlusselement vorgehalten werden muss. Da das Anschlusselement üblicherweise einem Hochvoltsystem zugeordnet ist und das Erfassungselement der Erfassungseinrichtung üblicherweise im Niedervoltbereich arbeitet, sind entsprechende Maßnahmen notwendig, um ein Überspringen von dem Hochvoltsystem zu dem Niedervoltsystem zu verhindern. Üblicherweise wird daher eine Isolierhülse verwendet, wenn die Luftstrecken nicht eingehalten werden können, der in den Zwischenraum zwischen dem Erfassungselement und dem Anschlusselement eingebracht wird und somit die für die elektrische Isolation nötigen Luftstrecken bzw. Kriechstrecken sicherstellt.
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Die Isolierhülse muss dabei zum einen sicherstellen, dass die Isolation zwischen dem Erfassungselement und dem Anschlusselement über die Lebensdauer aufrechterhalten bleibt. Dabei ist außerdem zu berücksichtigen, dass die Isolierhülse verschiedenen Temperatureinflüssen unterliegt. In Abhängigkeit davon, wie die Isolierhülse positioniert ist bzw. wie die Position der Isolierhülse zwischen dem Erfassungselement und dem Anschlusselement sichergestellt wird, sind üblicherweise für die Herstellung oder Montage weitere Bereiche in der Isolierhülse definiert einzubringen, beispielsweise Freistellungen und dergleichen, die die elektrische Isolation beeinträchtigen können. Derartige Bereiche können die erreichten Kriech- oder Luftstrecken jedoch reduzieren. Die Isolierhülse muss ferner bei der Herstellung gut entformbar und bei der Montage einfach in den Zwischenraum zwischen dem Anschlusselement und dem Erfassungselement einbringbar sein.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Leistungsmodulvorrichtung anzugeben, bei der insbesondere die Isolierhülse verbessert ist.
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Wie zuvor beschrieben, betrifft die Erfindung eine Leistungsmodulvorrichtung, bei der eine Isolierhülse zwischen einem Erfassungselement einer Erfassungseinrichtung und einem Anschlusselement des Leistungsmoduls angeordnet wird, insbesondere um Anschlusselement und Erfassungselement voneinander zu isolieren. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Isolierhülse wenigstens ein Kraftschlusselement aufweist, das dazu ausgebildet ist, die Isolierhülse kraftschlüssig an dem Anschlusselement und/oder dem Erfassungselement anzuordnen.
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Demnach ist vorgesehen, dass die Isolierhülse in dem Zwischenraum zwischen dem Erfassungselement und dem Anschlusselement gesichert wird. Dabei isoliert die Isolierhülse das Anschlusselement von dem Erfassungselement, also das Hochvoltsystem von dem Niedervoltsystem. Luftstrecken bzw. Kriechstrecken können daher definiert eingehalten werden. Die Isolierhülse kann dabei kraftschlüssig entweder an dem Anschlusselement oder dem Erfassungselement oder sowohl an dem Anschlusselement als auch an dem Erfassungselement angeordnet werden. Durch die kraftschlüssige Anordnung entfallen weitere Vorkehrungen an der Isolierhülse, beispielsweise Freistellungen, Rastelemente und dergleichen, die die elektrische Isolierung negativ beeinflussen können. Die Anordnung der Isolierhülse mittels eines Kraftschlusselements bietet weiterhin Vorteile in Bezug auf die Herstellbarkeit und Montage des Abstandhalters.
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Die Isolierhülse kann insbesondere aus einem Kunststoff, beispielsweise einem Thermoplast, hergestellt werden. In dem montierten Zustand kann die Isolierhülse daher direkt an den dem Erfassungselement und/oder dem Anschlusselement angreifen und nicht an einer weiteren Komponente, wie beispielsweise einer Platine oder dergleichen. Insbesondere kann das Kraftschlusselement, das die kraftschlüssige Verbindung bzw. Anordnung der Isolierhülse sicherstellt, direkt mit dem Anschlusselement und/oder dem Erfassungselement in Verbindung stehen.
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Nach einer Ausgestaltung der Leistungsmodulvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Kraftschlusselement als Erhebung auf einer der Innenfläche des Erfassungselements zugewandten Außenfläche der Isolierhülse ausgebildet ist und/oder dass das wenigstens eine Kraftschlusselement als Erhebung auf einer der Außenfläche des Anschlusselements zugewandten Innenfläche der Isolierhülse ausgebildet ist. Letztlich kann das Kraftschlusselement sowohl auf der Außenfläche als auch auf der Innenfläche der Isolierhülse angeordnet werden, wobei auf der Innenfläche der Isolierhülse das Kraftschlusselement dem Anschlusselement zugewandt ist und auf der Außenfläche der Isolierhülse der Innenfläche des Erfassungselements zugewandt ist.
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Wird die Isolierhülse bei der Montage in den montierten Zustand verbracht, beispielsweise in den Zwischenraum zwischen dem Erfassungselement und dem Anschlusselement eingeschoben, steht die Isolierhülse über das wenigstens eine Kraftschlusselement in Wirkverbindung mit der Innenfläche des Erfassungselements oder der Außenfläche des Anschlusselements. Insbesondere können mehrere Kraftschlusselemente vorgesehen sein, wobei wenigstens ein Kraftschlusselement in Wirkverbindung mit dem Erfassungselement und wenigstens ein Kraftschlusselement in Wirkverbindung mit der Außenfläche des Anschlusselements stehen kann. Dadurch kann die Isolierhülse verbessert in dem Zwischenraum zwischen Erfassungselement und Anschlusselement positioniert werden.
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Nach einer weiteren Ausführung der Leistungsmodulvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Kraftschlusselement als Noppe ausgebildet ist. Das Kraftschlusselement, bzw. die Noppe, kann somit ein Übermaß herstellen, wobei die Isolierhülse lediglich über das Kraftschlusselement bzw. die Mehrzahl von Kraftschlusselementen mit dem Anschlusselement bzw. dem Erfassungselement in Kontakt steht. Durch das Übermaß hält das Kraftschlusselement den Abstandhalter in seiner Position und positioniert ferner Anschlusselement und Erfassungselement zueinander, sofern dies nötig ist. Somit kann insbesondere sichergestellt werden, dass der Zwischenraum bzw. Luft- oder Kriechstrecke um das Anschlusselement herum in jeder Position einem Mindestmaß entspricht.
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Die Leistungsmodulvorrichtung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass das wenigstens eine Kraftschlusselement entlang einer Längsachse der Isolierhülse angeordnet und/oder ausgerichtet ist. Mit anderen Worten kann die Isolierhülse entlang der Stromrichtung bzw. der Anschlusselementerstreckungsrichtung ausgerichtet werden. Die Längsachse kann dabei eine Symmetrieachse der Isolierhülse bzw. dessen Grundkörpers, der insbesondere rotationssymmetrisch ausgeführt sein kann, betreffen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Leistungsmodulvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Kraftschlusselement eine größere Ausdehnung in Längsrichtung als in Umfangsrichtung an der Isolierhülse aufweist. Die Geometrie bzw. Form des wenigstens einen Kraftschlusselement kann insbesondere dahingehend ausgelegt sein, dass eine Materialanhäufung bei der Herstellung vermieden wird. Das Kraftschlusselement kann insbesondere in Bezug auf die Längsrichtung länger als breit ausgeführt sein, d.h. dass die Erstreckung oder Ausdehnung in Längsrichtung größer ist als in Umfangsrichtung. Mit anderen Worten erstreckt sich das wenigstens eine Kraftschlusselement im Wesentlichen entlang der Stromrichtung des Stroms durch das Anschlusselement bzw. der Längsrichtung des Anschlusselements bzw. der Isolierhülse. Daneben können vergleichsweise große Radien für das wenigstens eine Kraftschlusselement verwendet werden.
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Ferner können wenigstens zwei Kraftschlusselemente, insbesondere gleichförmig, in Umfangsrichtung der Isolierhülse verteilt angeordnet sein. Dadurch kann die Sicherung der Isolierhülse zwischen Erfassungselement und Anschlusselement ferner verbessert werden. Ebenso können mehrere Kraftschlusselemente, die beispielsweise an der Innenfläche oder der Außenfläche der Isolierhülse angeordnet sind, miteinander kombiniert werden. Die einzelnen Kraftschlusselemente können insbesondere an derselben Axialposition in Bezug auf die Längsrichtung der Isolierhülse angeordnet sein oder auf verschiedenen Axialpositionen. Insbesondere kann durch die gleichmäßige Verteilung der Kraftschlusselemente eine symmetrische Abstützung der Isolierhülse in der montierten Position erreicht werden.
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Das wenigstens eine Kraftschlusselement kann insbesondere an einem geschlossenen rohrförmigen Grundkörper der Isolierhülse angeordnet oder ausgebildet sein. Der rohrförmige Grundkörper, der sich entlang der Längsrichtung der Isolierhülse erstreckt kann dabei grundsätzlich zylindrisch ausgebildet sein. Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass der rohrförmigen Grundkörper bzw. dessen Mantelfläche eine gewisse Neigung aufweist, d.h., dass sich dieser zu einer Seite bzw. zu einem Ende der Isolierhülse verjüngt. Im Querschnitt betrachtet ist der Grundkörper sonach zum Beispiel kreisförmig, wobei der Querschnitt letztlich auch an die Form des Erfassungselements und/oder des Anschlusselements und/oder des Zwischenraums angepasst werden kann. Letztlich ist es dadurch möglich, dass die Isolierhülse der Form des Zwischenraums folgt und somit die benötigte Kriechstrecke bzw. Luftstrecke zwischen dem Anschlusselement und dem Erfassungselement in Bezug auf den Zwischenraum sicherstellt.
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Ferner kann bei der Leistungsmodulvorrichtung vorgesehen sein, dass eine Mantelfläche des Grundkörpers in wenigstens einem Mantelflächenabschnitt in Bezug auf eine Längsachse der Isolierhülse geneigt ausgebildet ist. Der Grundkörper der Isolierhülse kann somit abweichend von einer rein zylindrischen Form eine Neigung aufweisen. Ebenfalls ist es möglich, dass mehrere Mantelflächenabschnitte verschiedene Neigungen aufweisen, insbesondere von einer parallel zu der Längsachse verlaufenden Ausrichtung abweichen können. Zum Beispiel ist es möglich, dass von einem Zwischenpunkt bzw. einem Zwischenabschnitt des Grundkörpers aus die Mantelfläche des Grundkörpers sich in zwei verschiedenen Neigungen erstreckt. Insbesondere kann die Öffnung in der Isolierhülse nach oben und unten breiter ausgeführt werden. Dies dient der Entformbarkeit des Abstandhalters bei dessen Herstellung. Ebenso ist es möglich, das Erfassungselement entsprechend korrespondierend geneigt auszubilden, sodass die grundsätzliche Form des Grundkörpers der Isolierhülse der Form des Erfassungselements folgt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Leistungsmodulvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Isolierhülse einen durchgehenden Anschlagabschnitt aufweist, der in Anlage mit einem Rand einer Öffnung des Erfassungselements steht, welcher Anschlagabschnitt einen größeren Durchmesser als die Öffnung aufweist. Der Anschlagabschnitt ist also bevorzugt als Kragen ausgebildet. Wie zuvor beschrieben, kann die Isolierhülse während der Montage in den Zwischenraum zwischen Erfassungselement und Anschlusselement eingebracht werden. Dabei wird die Isolierhülse insbesondere in eine Öffnung des beispielsweise ringförmigen Erfassungselements eingeschoben. Der Anschlagabschnitt kann dabei in Anlage mit dem Rand der Öffnung des Erfassungselements gebracht werden, sodass der Anschlagabschnitt an dem Rand der Öffnung des Erfassungselements anliegt.
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Nach dieser Ausgestaltung weist der Anschlagabschnitt einen größeren Durchmesser auf als die Öffnung, um die Isolierhülse an dem Erfassungselement zu positionieren und seine Position in Bezug auf das Erfassungselement sicherzustellen. Durch den durchgehenden Anschlagabschnitt sind zum einen die Stabilität und die Positionierung der Isolierhülse verbessert. Zum anderen wird eine verbesserte Isolation erreicht, da eine höhere Luft bzw. Kriechstrecke zwischen dem Erfassungselement und dem Anschlusselement erreicht wird. Die Isolierhülse kann insbesondere als Kreisscheibe bzw. Ringscheibe verstanden werden, die an dem zuvor beschriebenen Grundkörper angeordnet ist. Durch die Verwendung der kraftschlüssigen Verbindung bzw. des wenigstens einen Kraftschlusselements ist es möglich, den Anschlagabschnitt durchgehend auszubilden. Bei einer anderweitigen Verbindung, insbesondere einer formschlüssigen Verbindung, ist es zumeist erforderlich den Anschlagabschnitt zu unterbrechen, insbesondere um die Herstellbarkeit bzw. die Montage der Isolierhülse zu gewährleisten.
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Bevorzugt ist das Erfassungselement als Stromsensor ausgebildet.
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Vorzugsweise kann das Gehäuse der Erfassungsvorrichtung zweiteilig mit zwei Gehäusehälften ausgebildet sein. Der Schnitt durch die Gehäusehälften verläuft dabei quer durch die Erfassungseinrichtung, also parallel zum Boden der Erfassungseinrichtung. Weiterhin können die Gehäusehälften miteinander verrastet werden. Bei dieser und anderen formschlüssigen Verbindungen ergibt sich zwischen den Gehäusehälften ein umlaufender Spalt sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite, an der das Anschlußelement anschließt. Von diesem Spalt ausgehende Kriechströme zum Anschlußelement hin werden durch die Isolierhülse isoliert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Leistungsmodulvorrichtung;
- 2 eine Isolierhülse für eine Leistungsmodulvorrichtung in einer seitlichen Darstellung; und
- 3 eine Isolierhülse für eine Leistungsmodulvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung.
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1 zeigt eine Leistungsmodulvorrichtung 1, umfassend ein Leistungsmodul 2 und einen Erfassungsabschnitt 15. Der Erfassungsabschnitt 15 weist wenigstens ein bestromtes oder bestrombares Anschlusselement 3, insbesondere einen Anschlussbolzen, und eine zur Erfassung wenigstens eines elektrischen Parameters eines durch das Anschlusselement 3 fließenden Stroms ausgebildete Erfassungseinrichtung 4, die wenigstens ein Erfassungselement 5 aufweist, das das Anschlusselement 3 zumindest abschnittsweise umgreift, wobei die Leistungsmodulvorrichtung 1 eine in einem Zwischenraum 6 zwischen dem Erfassungselement 5 und dem Anschlusselement 3 angeordnete Isolierhülse 7 zum elektrischen Isolieren des Erfassungselements 5 von dem Anschlusselement 3 aufweist. Die Isolierhülse 7 umgreift zumindest einen innerhalb des Erfassungselements 5 angeordneten Außenflächenabschnitt 8 des Anschlusselements 3. Die Isolierhülse 7 weist außerdem wenigstens ein Kraftschlusselement 9 auf, das dazu ausgebildet ist, die Isolierhülse 7 kraftschlüssig an dem Anschlusselement 3 und/oder dem Erfassungselement 5 anzuordnen.
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Mit anderen Worten wird die Isolierhülse 7 bei der Montage in dem Zwischenraum 6 zwischen dem Anschlusselement 3 und dem Erfassungselement 5 der Erfassungsvorrichtung 4 angeordnet, um die Isolierung zwischen dem Anschlusselement 3 und dem Erfassungselement 5 sicherzustellen. Für die Isolierung zwischen Erfassungselement 5 und Anschlusselement 3 benötigte Luft- und Kriechstrecken werden durch die Isolierhülse 7 sichergestellt. Die Isolierhülse 7 ist über die Kraftschlusselemente 9, in diesem Ausführungsbeispiel vier über den Umfang eines Grundkörpers 10 des Abstandhalters 7 verteilte Kraftschlusselement 9, in Kontakt mit dem Erfassungselement 5. Dabei ist es ebenso möglich, dass alternativ oder zusätzlich Kraftschlusselemente 9 vorgesehen sind, die den Grundkörper 10 des Abstandhalters 7 an dem Anschlusselement 3 abstützen.
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Die Kraftschlusselemente 9 sind in 1 daher als Erhebung auf der Außenfläche des Grundkörpers 10 angeordnet, stehen also mit einer Innenfläche des Erfassungselements 5 in Wirkverbindung. Wie zuvor beschrieben, wäre es ebenso möglich, Kraftschlusselement 9 auf der Innenfläche des Grundkörpers 10 der Isolierhülse 7 anzuordnen, sodass diese mit der Außenfläche des Anschlusselements 3 in Wirkverbindung stehen. Die Kraftschlusselemente 9 können insbesondere als Noppen aufgefasst werden. Die Kraftschlusselemente 9 sind entlang der Längsrichtung, beispielsweise entlang der Längsachse 11 des Anschlusselements 3 bzw. des Grundkörpers 10 ausgerichtet. Die Längsachse 11 des Grundkörpers 10 beschreibt zum Beispiel eine Symmetrieachse des Grundkörpers 10, insbesondere eines zylindrischen Anteils des Grundkörpers 10.
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Das Gehäuse 16 der Erfassungseinrichtung 4 hat zwei Gehäusehälften 17 und 18. Die Gehäusehälften sind wie Topf und Deckel angeordnet, d.h. dass ein Spalt 19 zwischen den Gehäusehälften 17 und 18 parallel zum Boden verläuft. Die Gehäusehälften 17 und 18 sind miteinander verrastet. Um eine mögliche Kriechstrecke zwischen der Erfassungseinrichtung 4 und dem Anschlusselement 3 zu isolieren ist die Isolierhülse 7 dazwischen angeordnet.
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Wie unter anderem in 2 gezeigt, sind die Kraftschlusselemente 9 in Längsrichtung größer als in Umfangsrichtung. Diese sind sonach länger als breit ausgeführt. Der Grundkörper 10 weist einen im Wesentlichen geschlossenen rohrförmigen Aufbau auf, der im montierten Zustand von dem Anschlusselement 3 durchgegriffen wird. Selbstverständlich kann, wie beispielsweise in 3 gezeigt, auch eine anderweitige Formgebung bzw. zusätzlich zu einem zylindrischen Abschnitt des Grundkörpers 10 eine weitere Form angepasst werden, die beispielsweise der Form des Zwischenraums 6 folgt. Eine solche Abweichung von einer zylindrischen Grundform ist in 3 als Ausformung 14 dargestellt.
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Die Mantelfläche des Grundkörpers 10 kann in Bezug auf die Längsachse 11 geneigt ausgeführt sein. Beispielsweise ist in 2 dargestellt, dass die Mantelfläche des Grundkörpers 10 zur Längsachse 11 hin geneigt ausgeführt ist, sodass der Grundkörper 10 sich an seinem einem Anschlagabschnitt 12 gegenüberliegenden Ende verjüngt. Durch die Neigung des wenigstens einen Mantelflächenabschnitts der Mantelfläche des Grundkörpers 10 erhöht sich die Entformbarkeit bei der Herstellung der Isolierhülse 7.
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Der zuvor erwähnte Anschlagabschnitt 12 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen durchgehend bzw. durchgängig ausgeführt. Der Anschlagabschnitt 12 kann folglich als Kreisscheibe bzw. Ringscheibe verstanden werden, die an dem Grundkörper 10 angeordnet ist. Im montierten Zustand, der in 1 gezeigt ist, liegt der Anschlagabschnitt 12 an einem Rand 13 einer Öffnung des Erfassungselements 5 an. Durch die durchgehende bzw. durchgängige Ausführung des Anschlagabschnitts 12 lassen sich entsprechende Kriechstrecken bzw. Luftstrecken für die Isolierung zwischen Anschlusselement 3 und Erfassungselement 5 verbessert einhalten.
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Ersichtlich weist der Anschlagabschnitt 12 einen größeren Durchmesser auf als die Öffnung des Erfassungselements 5, die von dem Rand 13 begrenzt wird, sodass die Isolierhülse 7 in das Erfassungselement 5 eingebracht werden kann, bis der Anschlagabschnitt 12 mit dem Rand 13 in Anlage steht.
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3 zeigt weiterhin, dass der Grundkörper 10 eine Ausformung 14 aufweisen kann bzw. dass an einem grundsätzlich rohrförmigen bzw. zylindrischen Grundkörper 10 eine Ausformung 14 angeordnet sein kann. Mittels der Ausformung 14 ist es möglich, den Zwischenraum 6 zwischen dem Anschlusselement 3 und dem Erfassungselement 5 verbessert auszufüllen, sodass auf geometrische Eigenheiten des Anschlusselements 3 bzw. des Erfassungselements 5 verbessert Rücksicht genommen werden kann.
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Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind selbstverständlich übertragbar bzw. untereinander austauschbar und miteinander kombinierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leistungsmodulvorrichtung
- 2
- Leistungsmodul
- 3
- Anschlusselement
- 4
- Erfassungsvorrichtung
- 5
- Erfassungselement
- 6
- Zwischenraum
- 7
- Isolierhülse
- 8
- Außenflächenabschnitt
- 9
- Kraftschlusselement
- 10
- Grundkörper
- 11
- Längsachse
- 12
- Anschlagabschnitt
- 13
- Rand
- 14
- Ausformung
- 16
- Gehäuse
- 17
- Gehäusehälfte
- 18
- Gehäusehälfte
- 19
- Spalt
