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Gebiet der Technik
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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Modul mit einer Leiterplatte, die zumindest ein Kontaktfeld aufweist, das in elektrischer Leitverbindung zu einem Kontaktabschnitt eines Erdungsbleches steht, wobei das Erdungsblech einen Anschlussabschnitt aufweist, mit dem es mit einem geerdeten Leiter elektrisch leitend verbindbar ist.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Erdungsblech zur Verwendung an einer Leiterplatte.
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Stand der Technik
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Erdungsbleche werden an elektronischen Modulen beispielsweise zum Anschluss von Aktoren oder Sensoren, wie sie in der
DE 197 16 137 C1 beschrieben sind, verwendet, um ein Kontaktfeld einer Leiterplatte mit einem geerdeten Leiter zu verbinden. Ein derartiges Erdungsblech zeigt bspw. die
DE 197 10 183 C1 .
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Ein Erdungsblech besitzt üblicherweise einen Kontaktabschnitt, der mit dem Kontaktfeld der Leiterplatte über eine Lötverbindung verbunden ist. Ein Anschlussabschnitt des Erdungsblechs ist elektrisch leitend, insbesondere materialeinheitlich mit dem Kontaktabschnitt des Erdungsblechs verbunden und kann beispielsweise mittels einer Schraube an einem geerdeten Leiter befestigt werden.
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Die
DE 37 06 101 zeigt Steckkontakte in Form von gabelartig angeordneten Blattfederelementen. Die
DE 36 25 476 zeigt zwei Schenkel aufweisende Schneidkontakte.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Modul bzw. ein Erdungsblech gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden, um insbesondere die Befestigung des Erdungsblechs an der Leiterplatte zu vereinfachen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der nebengeordneten Ansprüche, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen.
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Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass der Kontaktabschnitt zwei elastisch in eine Richtung weg voneinander verlagerbare Gabelzinken ausbildet. Die Gabelzinken besitzen aufeinander zuweisende Kontaktvorsprünge. Die Gabelzinken sind elastisch und können voneinander weg gebogen werden, wobei sich eine elastische Rückstellkraft ausbildet, die die beiden Kontaktvorsprünge in Richtung aufeinander zu beaufschlagt. Im entspannten Zustand ist die lichte Weite zwischen den Kontaktvorsprüngen geringer, als der Abstand zweier auf voneinander wegweisenden Breitseiten der Leiterplatte angeordneten, sich unmittelbar gegenüberliegenden Kontaktfelder. Die Kontaktvorsprünge und die Gabelzinken werden bevorzugt von einem Freischnitt ausgebildet, der als zum Schmalrand eines Blechstreifens hin offener Längsschlitz ausgebildet ist, der in die Breitseitenebene des Blechstreifens eingebracht ist. Der Längsschlitz bildet einen zum Rand hin offenen Spaltraum, in den der Rand der Leiterplatte eingeschoben werden kann, so dass die unmittelbar dem Rand benachbarten Kontaktfelder zwischen den Kontaktvorsprüngen liegen. Die Kontaktvorsprünge sind der randseitigen Öffnung des Freischnittes benachbart. Der Rand der Öffnung des Freischnitts bildet Auflaufschrägen aus, die in die Kontaktvorsprünge auslaufen. Diese Auflaufschrägen treten beim Aufstecken des Kontaktabschnitts auf den Rand der Leiterplatte in berührender Anlage mit der Randkante der Leiterplatte, so dass ein Aufschieben des Kontaktabschnitts auf den Rand der Leiterplatte eine voneinander-weg-Bewegung der Gabelzinken zur Folge hat. Als Folge der Elastizität der Gabelzinken baut sich innerhalb der Gabelzinken eine mechanische Spannung auf, die die Kontaktvorsprünge gegen die Kontaktfelder beaufschlagt. Der Freischnitt erstreckt sich innerhalb der Breitseitenebene eines Blechstreifens, so dass die Kontaktzonen der Kontaktabschnitte von Schmalseitenabschnitten ausgebildet sind. Die Kontaktabschnitte besitzen bezogen auf die Breitseitenebene eine gerundete Konturlinie, so dass die Kontaktabschnitte auch als Rastverbindungselemente verwendet werden können, wenn die sich gegenüberliegenden Kontaktfelder Rastmulden oder Rastvertiefungen aufweisen, in die die Kontaktvorsprünge eingreifen können. Bevorzugt sind die beiden Kontaktfelder mit einer Bohrung miteinander verbunden. Die Wandung der Bohrung ist metallisiert, so dass die beiden Kontaktfelder über die Bohrung elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die gerundeten, aufeinander zuweisenden Kontaktvorsprünge greifen in die sich gegenüberliegenden Mündungen der Bohrung ein. Hierzu ist es von Vorteil, wenn sich die Kontaktvorsprünge der voneinander verschiedenen Gabelzinken unmittelbar gegenüber liegen. Im montierten Zustand steht die Erstreckungsebene des Blechabschnitts, aus dem die Gabelzinken freigeschnitten sind, senkrecht auf der Erstreckungsebene der Leiterplatte. Anders als bei einer Blattfeder wird die Federsteifigkeit der Gabelzinken von deren Breite beeinflusst. Zieht man durch den sich zwischen den beiden Gabelzinken erstreckenden randoffenen Längsschlitz eine Mittellinie, so besitzen die beiden Gabelzinken eine spiegelsymmetrische Gestalt zu dieser Mittellinie. Die sich in der Breitseitenebene des Blechs, aus dem die Gabelzinken freigeschnitten sind, erstreckende Breite der Gabelzinken entspricht in etwa der Breite des Freischnittes in einem Bereich zwischen den Kontaktabschnitten und dem geschlossenen Ende des Freischnittes.
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Bevorzugt besitzt der Kontaktabschnitt zwei Gabelzinkenpaare, die voneinander beabstandet sind. Die Gabelzinkenpaare erstrecken sich parallel zueinander. Die Gabelzinkenpaare werden bevorzugt von einem zu einem U gebogenen Blechstreifenabschnitt ausgebildet. Die beiden U-Schenkel des Blechstreifens verlaufen parallel zu einander, so dass die beiden Gabelzinkenpaare in Parallelebenen zueinander verlaufen. Jedem der beiden Gabelzinkenpaare ist auf der Leiterplatte ein Paar von Kontaktfeldern zugeordnet, wobei jedes Kontaktfelderpaar zwei auch voneinander wegweisende Breitseiten der Leiterplatte angeordnete Kontaktfelder ausbildet, die bevorzugt jeweils mit metallisierten Bohrungen miteinander verbunden sind. Jedes Gabelzinkenpaar besitzt aufeinander zuweisende Kontaktvorsprünge, die rastend und elektrisch leitend in die Mündungen der Bohrungen eintreten können. Ein die beiden U-Schenkel miteinander verbindender U-Steg, der einen Rücken des Erdungsblechs ausbildet, kann einen Schlitz aufweisen, so dass sich zwei parallel zueinander verlaufende Arme ausbilden, an denen unter Ausbildung einer rechtwinkeligen Abwinkelung die beiden Gabelzinkenpaare angeformt sind. Der Rücken kann einen Übergansbereich ausbilden, an den sich eine Fahne anschließt, die mit einer Kontaktzone, bspw. einer Bohrung, versehen ist. Die Kontaktzone, insbesondere die Fahne, besitzt Mittel zur formschlüssigen Verbindung des Erdungsblechs mit einem geerdeten Leiter. Das Erdungsblech ist insbesondere als Stanz-Biegeteil ausgebildet. Es kann eine Z-Form aufweisen, wobei der Übergangsbereich einen Z-Steg ausbildet und die beiden Gabelzinkenpaare einen ersten Z-Schenkel und der Anschlussabschnitt einen zweiten Z-Schenkel. Es ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Übergangsbereich zwischen Kontaktabschnitt und Anschlussabschnitt in einer ersten Ebene erstreckt, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, in der der Anschlussabschnitt liegt. Eine dritte Ebene, die senkrecht zur Ebene des Übergansbereichs und senkrecht zur Ebene des Anschlussabschnittes verläuft, bildet die Erstreckungsebene, in der sich die Gabelzinken erstrecken. Auch hier ist bevorzugt vorgesehen, dass zwei Gabelzinkenpaare sich in parallel zueinander verlaufenden Erstreckungsrichtungen erstrecken, die wiederum senkrecht verlaufen zur Erstreckungsebene der Leiterplatte. Die Materialstärke des Blechs, aus dem die Gabelzinken freigeschnitten sind, beträgt bevorzugt weniger als einen Millimeter. Die Breite, mit der sich ein Gabelzinken in der Erstreckungsebene des Blechabschnitts erstreckt, ist um mindestens das 5-fache, bevorzugt das 10-fache größer, als die Materialstärke. Die sich quer zur Breite des Gabelzinkens in der Erstreckungsebene des Blechstreifenabschnittes erstreckende Länge des Gabelzinkens ist bevorzugt mindestens doppelt, bevorzugt mindestens Viermal so groß wie die Breite des Gabelzinkens. Sämtliche Biegelinien des Stanzbiegeteils verlaufen in der Erstreckungsebene des Blechs. Auch alle Stanzstrukturen erstrecken sich in der Blechebene. Die Kontaktvorsprünge liegen sich somit innerhalb der Blechebene beabstandet gegenüber.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 in einer perspektivischen Darstellung eine Leiterplatte, beispielsweise eines elektronischen Moduls zum Anschluss von Aktoren oder Sensoren,
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2 eine Draufsicht auf die in 1 dargestellte Anordnung,
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3 den Schnitt gemäß der Linie III-III in 2,
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4 vergrößert den Schnitt gemäß der Linie IV-IV in 3,
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5 eine erste perspektivische Darstellung eines Erdungsblechs 10,
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6 eine zweite perspektivische Darstellung des Erdungsblechs 10,
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7 eine Rückansicht des Erdungsblechs,
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8 eine Seitenansicht des Erdungsblechs, und
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9 eine Draufsicht auf das Erdungsblech.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Die in den Figuren mit der Bezugsziffer 1 bezeichnete Leiterplatte trägt nicht dargestellte elektrische bzw. elektronische Bauteile, bspw. Steckerelemente und ist in einem nicht dargestellten Gehäuse angeordnet. In dem Gehäuse befindet sich ein geerdeter elektrischer Leiter, der bspw. ein Innengewinde aufweist.
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Mit dem Erdungsblech 10 sind Kontaktfelder 2, 3 der Leiterplatte 1 mit dem geerdeten Leiter verbunden. Hierzu besitzt das Erdungsblech 10 einen Kontaktabschnitt 11, der in elektrischer Leitverbindung mit den Kontaktfeldern 2, 3 steht und einen Anschlussabschnitt 12, mit dem das Erdungsblech 10 mit dem geerdeten Leiter verbunden ist.
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Das Erdungsblech 10 ist aus einem Metallblech gefertigt. In einem ersten Bearbeitungsschritt wird aus einem großen Blechstreifen ein T-förmiger Körper ausgestanzt, dessen voneinander wegweisende T-Schenkel mit zu den Schmalseiten der T-Schenkel offenen Freischnitte 17 versehen ist. Am freien Ende des Stegs befindet sich eine Öffnung 22, die als Bohrung gestaltet ist. In einem darauffolgenden Biegeschritt werden die freien Enden der T-Stege zu einem U gebogen, so dass sie bzw. die von ihnen ausgebildeten Gabelzinken 13, 14 sich in dieselbe Richtung erstrecken. Vom T-Steg wird eine die Bohrung 22 ausbildende Fahne 21 abgewinkelt, so dass die Fahne 21 über einen Übergansbereich 20 mit dem U-Steg des Kontaktabschnitts 11 verbunden ist. Der U-Steg kann einen sich bis in den Übergangsbereich erstreckenden Schlitz 18 aufweisen, der zur Randkante des Blechstreifens hin offen ist.
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Die zu U-Schenkeln abgebogenen Abschnitte des Blechstreifens bilden jeweils ein Gabelzinkenpaar 13, 14 aus. Die Gabelzinkenpaare 13, 14 der beiden U-Schenkel sind gleich gestaltet und besitzen eine Klappsymmetrie bezogen auf eine quer durch den Freischnitt 17 gelegte Ebene. Diese Ebene entspricht der Erstreckungsebene einer Leiterplatte 1, die zum In-Kontaktbringen von Kontaktfeldern 2, 3 in den Zwischenraum zwischen die Gabelschenkel 13, 14 geschoben wird.
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Der Freischnitt 17 ist in die Breitseitenfläche des Metallblechabschnitts eingebracht und besitzt eine zum Schmalrand des Kontaktabschnitts 11 hin offene Mündung. An die Mündung schließen sich schräg zur Erstreckungsrichtung des Freischnittes 17 verlaufende Auflaufschrägen 23 an, die von den Schmalseitenkanten des Blechstreifenabschnittes gebildet sind. Die Auflaufschrägen 23 verlaufen etwa V-förmig zueinander und gehen in Kontaktvorsprünge 15, 16 über, die jeweils im Bereich der freien Enden der parallel zueinander verlaufenden Gabelzinken 13, 14 angeordnet sind. Sie bilden aufeinander zuweisende gerundete Kontaktbereiche aus, die einen lichten Abstand a voneinander besitzen, der größer ist als die Materialstärke einer Leiterplatte 1 bzw. dem Abstand b zweier auf den Breitseitenflächen der Leiterplatte 1 auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten Kontaktfeldern 2, 3.
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Der Freischnitt 17 setzt sich mit schräg aufeinander zu verlaufenden Randkanten in Richtung auf den U-Schenkel fort. Am Ende des Freischnittes gehen die Randkanten unter Ausbildung einer etwa 180°-Rundung ineinander über. Die voneinander wegweisenden Randkanten der Gabelzinken 13, 14, die die äußeren Randkanten der U-Schenkel ausbilden, verlaufen in Richtung der freien Enden der Gabelzinken 13, 14 aufeinander zu, so dass sich die auf die Erstreckungsebene der Gabelzinken 13, 14 verlaufende Breite der Gabelzinken 13, 14 in Richtung weg von der Wurzel der Gabelzinken 13, 14 zunächst verjüngt, um dann im Bereich der Kontaktvorsprünge 15, 16 wieder einzusteigen. Im Bereich der Auflaufschrägen 23 vermindert sich die Breite der Gabelzinken 13, 14 in Richtung ihrer freien Enden.
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Im Bereich zwischen den Kontaktvorsprüngen 15, 16 und der Wurzel der Gabelzinken 13, 14 besitzt der Freischnitt 17 eine Breite, die größer ist, als die Materialstärke der Leiterplatte 1, so dass eine Randkante der Leiterplatte 1 frei in den Freischnitt 17 hineinragt.
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Die beiden unmittelbar gegenüberliegenden Kontaktfelder 2, 3 der Leiterplatte sind durch eine Metallisierung 5 einer Bohrung 4 elektrisch leitend miteinander verbunden. Die Bohrung 4 besitzt einen Durchmesser, der derart auf den Konturverlauf der Kontaktvorsprünge 14, 15 abgestimmt ist, dass die Kontaktzonen der Kontaktvorsprünge 15, 16 auf dem Rand 6, 7 der Bohrung 4 aufliegt. Ein Scheitelabschnitt des Kontaktvorsprungs 15, 16 ragt in die Mündung der Bohrung 4 hinein und erfüllt so eine Rastfunktion. In den der 4 dargestellten montierten Zustand ist der Rand der Leiterplatte 1 vom Endabschnitt des Freischnitts 17 beabstandet. Nur die Kontaktzonen der Kontaktvorsprünge 15, 16 liegen in berührender Anlage an den metallisierten Rändern 6, 7 der Bohrung 4.
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Bei der Montage des Erdungsbleches 10 wird die Platine 1 in den Freischnitt 17 hereingeschoben. Dabei beaufschlagt der Rand der Platine 1 die Auflaufschrägen 23, so dass sich die Gabelzinken 13, 14 voneinander wegbiegen. Es handelt sich um eine elastische Biegung, die zu einer Rückstellkraft führt, mit der die Kontaktvorsprünge 15, 16 aufeinander zu beaufschlagt werden. Die Gabelzinken 13, 14 werden so weit verbogen, dass der lichte Abstand der Kontaktvorsprünge 15, 16 der Materialstärke b der Leiterplatte 1 entspricht. Die damit einhergehende Verformung ist in der 4 mit den Pfeilen p dargestellt. Beim weiteren Einschieben der Leiterplatte 1 in den Freischnitt 17 erreichen die Kontaktvorsprünge 15, 16 die Bohrung und rasten in die Mündung der Bohrung 4 ein. Der Durchmesser der Bohrung ist bevorzugt um ein Mehrfaches größer, als die Materialstärke des Blechs, aus dem die Gabelzinken 13, 14 freigeschnitten sind. Die gerundeten Schmalkanten der Kontaktvorsprünge 15, 16 liegen federkraftbeaufschlagt an jeweils zwei Punkten in diametraler Gegenüberlage auf dem Rand der Bohrung 4 auf, wobei die Federkraft von einer elastischen Vorspannung der Gabelzinken verursacht wird, welche als Flachkörper sich in einer Erstreckungsebene erstrecken und in dieser Erstreckungsebene elastisch verformt sind.
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Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, nämlich:
Ein elektrisches Modul mit einer Leiterplatte, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kontaktabschnitt zwei elastisch in Richtung weg voneinander verlagerbare Gabelzinken mit aufeinander zuweisenden Kontaktvorsprüngen aufweist, die in einem entspannten Zustand der Gabelzinken einen Abstand voneinander haben, der geringer ist, als der Abstand zweier auf voneinander wegweisenden Breitseiten der Leiterplatte angeordneten, sich unmittelbar gegenüberliegenden Kontaktfelder und die von einer elastischen Spannung der Gabelzinken jeweils gegen ein Kontaktfeld beaufschlagt werden.
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Ein Erdungsblech zur Verwendung an einer Leiterplatte, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kontaktabschnitt zwei elastisch in Richtung weg voneinander verlagerbare Gabelzinken mit aufeinander zuweisenden Kontaktvorsprüngen aufweist zum Inkontaktbringen an auf zwei voneinander wegweisenden Breitseiten der Leiterplatte angeordneten, sich unmittelbar gegenüberliegenden Kontaktfelder, gegen welche Kontaktfelder die Kontaktvorsprünge von einer elastischen Spannung der Gabelzinken beaufschlagt werden.
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Ein elektrisches Modul oder Erdungsblech, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die beiden Kontaktfelder mit einer leitenden Wandung einer Bohrung elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
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Ein elektrisches Modul oder Erdungsblech, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Kontaktvorsprünge in die sich gegenüberliegenden Mündungen der Bohrung eingreifen und von der Kraft der elastisch vorgespannten Gabelzinken gegen den Rand der Bohrung beaufschlagt sind.
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Ein elektrisches Modul oder Erdungsblech, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Kontaktabschnitt von einem flachen Metallstreifen und die Gabelzinken vom Rand eines in den Metallstreifen eingebrachten Freischnitts ausgebildet sind und sich beim Aufschieben auf eine Leiterplatte in der Flächenerstreckungsebene des Metallstreifens elastisch verformen.
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Ein elektrisches Modul oder Erdungsblech, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Kontaktabschnitt von einem zu einem U gebogenen Blechstreifen ausgebildet ist, dessen parallel zueinander verlaufende U-Schenkel jeweils ein Gabelzinkenpaar ausbilden.
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Ein elektrisches Modul oder Erdungsblech, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Anschlussabschnitt materialeinheitlich mit dem Kontaktabschnitt verbunden ist.
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Ein elektrisches Modul oder Erdungsblech, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Anschlussabschnitt materialeinheitlich dem U-Steg des Kontaktabschnittes angeformt ist.
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Ein elektrisches Modul oder Erdungsblech, die dadurch gekennzeichnet sind, dass ein die beiden Gabelzinkenpaare auf Abstand haltender Steg einen Einschnitt aufweist, der sich bis in einen Übergangsbereich fortsetzt, an welchen Übergangsbereich sich eine Fahne mit einer Bohrung anschließt.
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Ein elektrisches Modul oder Erdungsblech, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Freischnitt von einem zur Schmalseite des die Gabelzinken ausbildenden Blechstreifens ein offener Längsschlitz ist, dessen Schlitzweite sich unmittelbar benachbart zur Schlitzöffnung von den Kontaktvorsprüngen verringert ist.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leiterplatte
- 2
- Kontaktfeld
- 3
- Kontaktfeld
- 4
- Bohrung
- 5
- Metallisierung
- 6
- Rand
- 7
- Rand
- 8
-
- 9
-
- 10
- Erdungsblech
- 11
- Kontaktabschnitt
- 12
- Anschlussabschnitt
- 13
- Gabelzinken
- 14
- Gabelzinken
- 15
- Kontaktvorsprung
- 16
- Kontaktvorsprung
- 17
- Freischnitt
- 18
- Einschnitt
- 19
- Steg
- 20
- Übergangsbereich
- 21
- Fahne
- 22
- Bohrung
- 23
- Ablaufschräge
- a
- Abstand
- b
- Materialstärke
- p
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19716137 C1 [0003]
- DE 19710183 C1 [0003]
- DE 3706101 [0005]
- DE 3625476 [0005]