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Die Erfindung betrifft ein Schaltermodul für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Schaltermodule (oder Schalterbaugruppen), wie sie beispielsweise in Bedieninseln von Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommen, sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Schaltermodule sind üblicherweise als Schalttafel (bzw. Einsätze für eine Schalttafel) ausgebildet, die mit einzelnen Schalterelementen versehen ist (bzw. sind). Dabei umfassen die Schalterelemente jeweils ein Gehäuse mit Steckverbindung und eine Schalterkappe, welche als Bedienelement dient. Zur Montage des Schaltermoduls werden die einzelnen Schalterelemente mit ihrem Gehäuse in dafür vorgesehene Aussparungen der Schalttafel gedrückt und dort fixiert. Nachfolgend werden die Schalterelemente rückseitig mittels eines Steckers zum Anschluss an eine Steuerelektronik mit einem Kabelbaum verbunden. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, dass aufgrund der zahlreichen zu montierenden Einzelteile des Schaltermoduls und der jeweils einzeln mit den Schalterelementen herzustellenden Steckverbindungen ein relativ hoher Montageaufwand erforderlich ist, was zu vergleichsweise langen Fertigungszeiten führt. Auch der zunehmenden Variantenvielfalt kann nur durch weiteren individuellen Fertigungsaufwand begegnet werden. So müssen beispielsweise bei Fahrzeug- bzw. Plattformvarianten mit unterschiedlichen Straken, d.h. kundensichtbaren Oberflächen im Interieur und Exterieur, sowie individuell unterschiedlich ausgestatteten Bedieninseln gänzlich unterschiedliche Schalttafeln bzw. Schalttafeleinsätze vorgesehen werden, die dann jeweils einzeln mit der passenden Anzahl von Schalterelementen versehen und verdrahtet werden müssen. Eine hohe Anzahl von Steckverbindungen sowie fahrzeug-, plattform- und/oder strakspezifische Spezialbauteile führen aber zu hohen Kosten.
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Aus der
DE 101 34 419 A1 ist ein Schaltmodul mit wenigstens einem elektrischen Schaltgerät bekannt, insbesondere für Kraftfahrzeuge zur Betätigung elektrischer Verbraucher mit wenigstens einem Schaltgerätegehäuse, in welchem ein elektrisches Schaltelement angeordnet ist, welches ein bewegliches Kontaktstück aufweist, das von einem zugeordneten Handbetätigungselement beaufschlagt ist. Dabei ist ein Träger vorgesehen, an welches das wenigstens eine Schaltgerät ansteckbar ist. Das Trägerteil ist als Hohlprofil ausgebildet, wobei in seinem Inneren Kontaktleiter angeordnet sind, an welche die Anschlusskontakte des wenigstens einen Schaltgeräts beim Anstecken an das Trägerteil selbsttätig anschließen. Ferner ist dem Schaltmodul eine anwendungsspezifische Blende zugeordnet, die ihrerseits an die Einbauumgebung angepasst sein kann. Hierbei ist vorgesehen, dass die dem Trägerteil zugeordnete Blende Ausschnitte aufweist, in welche die Handbetätigungselemente der jeweils vorgesehenen Schaltgeräte eingreifen.
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Aus der
DE 198 46 450 A1 ist ein Schaltersystem mit wenigstens einem elektro-mechanischen Schaltelement und wenigstens einem mechanischen Schalterbetätigungselement bekannt, wobei es in eine das elektro-mechanische Schalterelement umfassendes elektromechanisches Systemmodul und ein das mechanische Schalterbetätigungselement umfassendes mechanisches Systemmodul unterteilt ist, wobei die beiden Systemmodule lösbar miteinander verbindbar sind. Dabei umfasst das elektromechanische Systemmodul wenigstens eine Leiterplatte und/oder wenigstens eine flexible gedruckte Schaltung, mit der wenigstens ein elektromechanisches Schalterelement verbunden ist.
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Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein verbessertes Schaltermodul für ein Kraftfahrzeug zu schaffen.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass der Fertigungsaufwand wesentlich reduziert werden kann, wenn bei der Montage des Schaltermoduls weniger Einzelbauteile zusammengefügt werden müssen und häufig verwendete bzw. sogar standardisierte Komponenten von vornherein zu einem Bauteil konstruktiv „verschmolzen“ werden, um Montageschritte einzusparen. Dies wird erfindungsgemäß gelöst, indem ein Schaltermodul für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen wird, umfassend mindestens einen Schalttafelgrundkörper aus einem festen Material und mindestens ein Bedienelement-Gehäuse zur Aufnahme mindestens eines Bedienelements, welches zur Betätigung mindestens eines Schaltelements geeignet ist, wobei Schalttafelgrundkörper und Bedienelement-Gehäuse einstückig ausgebildet sind. Bei der Montage des Schaltermoduls müssen nun nicht mehr einzelne Schalterelemente mit ihrem Gehäuse als separate Teile in dafür vorgesehene Aussparungen der Schalttafel gedrückt und dort fixiert werden, sondern die Bedienelemente können nun unmittelbar in der Schalttafel in dort vorgesehenen integrierten Bedienelement-Gehäusen aufgenommen werden. Dies erhöht erwünschtermaßen den Integrationsgrad von standardmäßig verwendeten Fahrzeugkomponenten, ermöglicht eine einfachere Montage und führt somit zu kürzeren Fertigungszeiten. Das Bedienelement kann dabei beispielsweise ein Taster zur Betätigung einer elektrischen Funktion auf dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs sein. Vorzugsweise sind dabei Schalttafelgrundkörper und Bedienelement-Gehäuse aus Kunststoff ausgebildet und sind weiter vorzugsweise im Wege des Spritzgussverfahrens herstellbar. Dabei lassen sich beide Komponenten ohne Schwierigkeiten und zusätzlichen Kostenaufwand als einstückiges Kunststoffteil fertigen.
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Weiter ist ein Flachleiter vorgesehen, auf dem das mindestens eine Schaltelement angeordnet ist. Der flache Leiter ist dabei vorzugsweise als gedruckter Schaltkreis ausgebildet. Das mindestens eine Schaltelement kann dabei beispielsweise durch Druck auf ein mit diesem korrespondierendes und in dem zugehörigen Bedienelement-Gehäuse aufgenommenes Bedienelement betätigbar sein. Auf diese Weise lässt sich die Anzahl der notwendigen Steckverbindungen zur Beschaltung der Schalttafel und somit auch die damit verbundenen hohen Kosten beträchtlich reduzieren. Die dem Schaltermodul zugeordnete Elektronik auf dem Flachleiter lässt sich zudem bereits vor der Endmontage, d.h. der Beschaltung des Schaltermoduls, überprüfen und kann beispielsweise auch eine Diagnosefunktionalität aufweisen.
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Dabei ist der Flachleiter als Folienflachleiter ausgebildet. Folienflachleiter, wie beispielsweise FPCs (d.h. flexible gedruckte Schaltungen), sind in hohem Maße flexibel und aufgrund ihrer Biegsamkeit an nahezu beliebige räumliche Gegebenheiten anpassbar. Dies bietet die Möglichkeit, das unabhängig von der Formgebung des Straks auch bei unterschiedlichen Fahrzeug- oder Plattformvarianten dennoch stets der gleiche Folienflachleiter Verwendung finden kann, da er sich an die unterschiedliche Formgebung des Straks anpassen lässt. Liegen beispielsweise mehrere unterschiedliche Fahrzeugvarianten vor, wobei bei einer Variante konkave und bei der anderen Variante konvexe Strakformen oder auch Strakformen mit unterschiedlichen Krümmungsradien für einander entsprechende Bedieninseln vorgesehen sind, müssten bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schaltermodulen unterschiedliche Schalttafeleinsätze mit jeweils unterschiedlich dimensionierten Bauteilen verwendet werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich jedoch nahezu sämtliche dieser Strakvarianten durch ein und denselben Folienflachleiter beschalten. Zudem können dann gegebenenfalls trotz unterschiedlichen Straks sogar die gleichen Bedienelemente verwendet werden, die dann in die Bedienelement-Gehäuse, die in den jeweils fahrzeug- oder strakindividuellen Schalttafelgrundkörpern integriert sind, eingesetzt werden können, ohne dabei eigene Steckverbindungen zu erfordern. Dies ermöglicht auch bei unterschiedlichen fahrzeug- und/oder plattformindividuellen Varianten die Verwendung einer möglichst hohen Anzahl von Gleichteilen.
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Weiter umfasst der Schalttafelgrundkörper eine Mehrzahl von Bedienelement-Gehäusen zur Aufnahme jeweils mindestens eines Bedienelements, das zur Betätigung jeweils mindestens eines Schaltelements geeignet ist, wobei die zu betätigenden Schaltelemente auf einem gemeinsamen Flachleiter angeordnet sind. Dabei kann vorzugsweise neben den jeweiligen Schaltelementen auch noch weitere Elektronik für mehrere Bedienelemente auf dem gemeinsamen Flachleiter angeordnet sein. Es ist dann nur noch ein einziger Steckverbinder zur Kontaktierung des Flachleiters notwendig, um sämtliche dem Flachleiter zugeordnete Bedienelemente zu beschalten. Der einzige notwendige Steckverbinder kann dabei beispielsweise als „Master-Schalter“ und die auf dem Flachleiter angeordneten Schaltelemente können als „Slave-Schalter“ ausgebildet sein. Zudem können auf diese Weise auch die Vorteile eines Bus-Systems (z.B. LIN-Bus) genutzt werden, wobei dann je nach Variante auch eine reduzierte Anzahl von Pins pro Stecker ausreicht. Es ist des Weiteren auch vorstellbar, dass ein einziger gemeinsamer Flachleiter für mehrere Schaltermodule, die beispielsweise benachbarte Bedieninseln im Kraftfahrzeug bilden, Verwendung findet. Dies führt zu einer weiteren Reduktion der Anzahl notwendiger Steckverbindungen.
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Schließlich weist der Schalttafelgrundkörper mindestens einen Verstärkungsteil und mindestens einen Blendenteil auf, welche aneinander befestigt sind. Vorzugsweise dient dabei der Verstärkungsteil zur Aufnahme mechanischer Kräfte und/oder zur Fixierung des Schaltermoduls bzw. dessen Komponenten, während der Blendenteil in erster Linie der äußeren Formgebung, Bedienbarkeit und/oder Ästhetik des Schaltermoduls dient. Vorzugsweise wird das mindestens eine Bedienelement-Gehäuse zumindest größtenteils durch den Verstärkungsteil gebildet und ist somit zumindest teilweise in diesen integriert. Durch eine derartige Trennung des Schaltermoduls in Verstärkungsteil und Blendenteil können verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften innerhalb des Schaltermoduls kombiniert und genutzt werden, wobei dennoch die erfindungsgemäßen Vorteile einfacher Herstellung und Montage insbesondere hinsichtlich der Bedienelemente gewahrt werden. Zudem sind auf diese Weise auch unterschiedliche Varianten in einfacher Weise kombinierbar und kostengünstig herstellbar. Es ist dabei einerseits denkbar, dass Verstärkungsteil und Blendenteil permanent, beispielsweise durch Verschweißen, miteinander verbunden sind. Es ist aber auch vorstellbar, dass Verstärkungsteil und Blendenteil lösbar aneinander befestigt sind, beispielsweise mittels einer Rast- und/oder Steckverbindung.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist im montierten Zustand der Verstärkungsteil verdeckt und der Blendenteil zumindest teilweise sichtbar. Dies ermöglicht, dass beispielsweise für Verstärkungsteil und Blendenteil unterschiedliche Oberflächengüten verwendet und somit auf unnötige Fertigungsschritte verzichtet werden kann. So ist für sichtbare Komponenten in der Regel eine höhere Oberflächengüte erforderlich als für nicht sichtbare. D.h. der im montierten Zustand verdeckte Verstärkungsteil kommt mit einer geringeren Oberflächengüte aus als der sichtbare Bereich des Blendenteils und kann beispielsweise herstellungsbedingte Grate oder Zapfen aufweisen, ohne dass diese optisch stören würden und mittels Nachbearbeitung aufwändig beseitigt werden müssten.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Schalttafelgrundkörper als Einsatzmodul für eine Schalttafel ausgebildet. Auf diese Weise lassen sich für unterschiedliche Varianten von Schalttafeln dennoch Standardteile verwenden, die dann ggf. in verschiedenen Konfigurationen zusammenbaubar sind. Auch bei Unterschieden im Strak lässt sich somit eine möglichst hohe Anzahl von Gleichteilen einsetzen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Schalttafelgrundkörper an der dem mindestens einen Schaltelement zugewandten Seite mindestens ein Abstützelement zur Abstützung und/oder Fixierung des Flachleiters, insbesondere bei Betätigung des mindestens einen Schaltelements, auf. Dieses Abstützelement befestigt den Flachleiter am Schaltermodul und verhindert insbesondere bei Ausbildung des Bedienelements als Taster, dass der Flachleiter durch das Drücken des Bedienelements vom Schaltermodul weg gedrückt wird. Das Abstützelement kann beispielsweise als aufsteckbare Kappe oder als angeformter Zapfen bzw. Haken ausgebildet sein. Alternativ kann das Abstützelement durch Hinterschäumen realisiert werden. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Folienflachleiter direkt mit Kunststoff umspritzt wird, so dass das Spritzteil gleichzeitig Abstützung, Tastenführung und Verstärkung bildet, so dass separate Abstützelement und Verstärkungsteile eingespart werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens eine Leuchtdiode vorgesehen, die dem mindestens einen Schaltelement zugeordnet ist. Die Leuchtdiode ist vorzugsweise auf dem Flachleiter angeordnet und kann beispielsweise zur Anzeige eines Schaltzustandes des mindestens einen Schaltelements eingesetzt werden. Durch die bevorzugte Integration in den Flachleiter kann dabei auf das Vorsehen einer zusätzlichen elektrischen Steckverbindung für die Leuchtdiode verzichtet werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltermoduls,
- 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schaltermoduls mit einer Mehrzahl von Schaltelementen und
- 3 eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Schaltermoduls.
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1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltermoduls für ein Kraftfahrzeug in einer Querschnittsansicht. Das Schaltermodul ist vorzugsweise Bestandteil einer Schalttafel (nicht dargestellt), beispielsweise auf dem Armaturenbrett eines Fahrzeugs, wobei dort z.B. Bedieninseln für elektrisch anzusteuernde Funktionen des Fahrzeugs vorgesehen sein können, in die das Schaltermodul integriert ist. Es umfasst einen Schalttafelgrundkörper 1 und mindestens ein Bedienelement-Gehäuse 3, welche vorzugsweise beide aus einem festen Material, z.B. einem spritzgussfähigen Kunststoff, ausgebildet sind. Schalttafelgrundkörper 1 und Bedienelement-Gehäuse 3 sind dabei einstückig ausgebildet. Das Bedienelement-Gehäuse 3 bildet einen Hohlraum, der jeweils nach zwei gegenüberliegenden Seiten hin geöffnet ist. Es dient zur Aufnahme eines Bedienelements 5, welches vorzugsweise als Kappe ausgebildet ist, die zur Montage in das Bedienelement-Gehäuse 3 des Schaltermoduls hinein- bzw. aufgesteckt werden kann. Das Bedienelement 5 ist dann zur Betätigung eines Schaltelements 7 geeignet und dient als Taster beispielsweise zur Betätigung einer elektrischen Funktion innerhalb der Schalttafel auf dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs. Des Weiteren ist ein Flachleiter 10 vorgesehen, auf dem das Schaltelement 7 angeordnet ist. Der Flachleiter 10 ist als flexibler Folienflachleiter ausgebildet, beispielsweise als FPC (flexible printed circuit). Das Schaltelement 7 ist durch Druck auf das mit diesem korrespondierende und im montierten Zustand in dem zugehörigen Bedienelement-Gehäuse 3 aufgenommene Bedienelement 5 betätigbar. Des Weiteren ist eine Leuchtdiode 17 vorgesehen, die dem Schaltelement 7 zugeordnet und neben diesem auf dem Flachleiter 10 angeordnet ist. Sie kann beispielsweise zur Anzeige eines Schaltzustandes des Schaltelements 7 eingesetzt werden. Im montierten Zustand ragt die Leuchtdiode vorzugsweise in den von dem Bedienelement-Gehäuse 3 gebildeten Hohlraum hinein. Der Schalttafelgrundkörper 1 weist einen Verstärkungsteil 12 und einen Blendenteil 13 auf, welche aneinander befestigt, d.h. beispielsweise durch Verschweißen miteinander verbunden sind. Der Verstärkungsteil 12 dient dabei primär zur Aufnahme mechanischer Kräfte sowie zur Fixierung des Schaltermoduls bzw. dessen Komponenten als Bestandteil der Schalttafel, während der Blendenteil 13 in erster Linie der äußeren Formgebung, Bedienbarkeit und/oder Ästhetik des Schaltermoduls dient, d.h. als Designteil. Das Bedienelement-Gehäuse 3 wird dabei ausschließlich durch den Verstärkungsteil 12 gebildet und ist somit in diesen integriert. Im montierten Zustand ist der Verstärkungsteil 12 aus Sicht des Benutzers verdeckt, während der Blendenteil 13 zumindest teilweise sichtbar ist. Demnach kann der im montierten Zustand verdeckte Verstärkungsteil 12 mit einer geringeren Oberflächengüte gefertigt werden als der sichtbare Bereich des Blendenteils 13 und kann beispielsweise noch herstellungsbedingte Grate oder Zapfen aufweisen, ohne dass diese optisch stören würden und mittels Nachbearbeitung aufwändig beseitigt werden müssten. Der Schalttafelgrundkörper 1 weist an der dem Schaltelement 7 zugewandten Seite ein Abstützelement 15 zur Abstützung und Fixierung des Flachleiters 10, insbesondere bei Betätigung des Schaltelements 7, auf. Dieses Abstützelement 15 befestigt den Flachleiter 10 am Schaltermodul und verhindert bei Betätigung des als Taster ausgebildeten Bedienelements 5, dass der Flachleiter 10 durch das Drücken des Bedienelements 5 vom Schaltermodul weg gedrückt wird. Das Abstützelement 15 ist als von hinten auf das Bedienelement-Gehäuse 3 aufsetzbare Kappe ausgebildet, die durch an diesem zusätzlich angeformte Zapfen 16 gehalten wird.
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2 zeigt schematisch die (nicht vollständig montierte) Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltermoduls mit einer Mehrzahl von Schaltelementen 7 in der Draufsicht. Dabei sind zur besseren Veranschaulichung Schalttafelgrundkörper 1 und Bedienelement-Gehäuse 3 (s. 1) nicht dargestellt. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Schaltermodul eine Mehrzahl von Schaltelementen 7, d.h. der (in 2 nicht dargestellte) Schalttafelgrundkörper 1 umfasst dann eine Mehrzahl von Bedienelement-Gehäusen 3 zur Aufnahme jeweils eines Bedienelements 5, das zur Betätigung jeweils eines Schaltelements 7 geeignet ist. Die dadurch zu betätigenden Schaltelemente 7 sind auf einem gemeinsamen als FPC ausgebildeten Flachleiter 10 angeordnet. Dabei ist vorzugsweise neben den jeweiligen Schaltelementen 7 auch noch weitere Elektronik für mehrere Bedienelemente 5 auf dem gemeinsamen Flachleiter 10 angeordnet. Es ist dann nur noch ein einziger elektrischer Steckverbinder 20 zur Kontaktierung des Flachleiters 10 notwendig, um sämtliche dem Flachleiter 10 zugeordnete Bedienelemente zu beschalten. Der einzige notwendige Steckverbinder 20 ist dabei Bestandteil eines Master-Schalters 21, während die auf dem Flachleiter 10 angeordneten Schaltelemente 7 mit der jeweils zugehörigen Elektronik als Slave-Schalter 22 ausgebildet sind.
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3 zeigt schematisch ein aus dem Stand der Technik bekanntes Schaltermodul. Das Schaltermodul ist Bestandteil einer Schalttafel (nicht dargestellt), welcher eine Verstärkung 27 sowie eine darauf aufgesetzte Blende 28 umfasst und mit einem oder mehreren einzelnen Schalterelementen 24 versehen ist. Dabei umfasst ein Schalterelement 24 jeweils ein Gehäuse 25 mit Steckverbindungen 26a, 26b und ein als Schalterkappe ausgebildetes Bedienelement 5. Zur Montage des Schaltermoduls werden die einzelnen Schalterelemente 24 mit ihrem Gehäuse 25 in eine jeweils dafür vorgesehene Aussparung 29 in der Verstärkung 27 (bzw. der Schalttafel) gedrückt und dort fixiert. Nachfolgend werden die Schalterelemente 24 rückseitig mittels eines auf die Steckverbindungen 26a, 26b aufgesetzten Steckers zum Anschluss an eine Steuerelektronik elektrisch mit einem Kabelbaum (nicht dargestellt) verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schalttafelgrundkörper
- 3
- Bedienelement-Gehäuse
- 5
- Bedienelement
- 7
- Schaltelement
- 10
- Flachleiter
- 12
- Verstärkungsteil
- 13
- Blendenteil
- 15
- Abstützelement
- 16
- Zapfen
- 17
- Leuchtdiode
- 20
- Steckverbinder
- 21
- Master-Schalter
- 22
- Slave-Schalter
- 24
- Schalterelement
- 25
- Gehäuse
- 26
- Steckverbindung
- 27
- Verstärkung
- 28
- Blende
- 29
- Aussparung