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DE4326391C2 - Rotary detection device for a commutator motor - Google Patents

Rotary detection device for a commutator motor

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DE4326391C2
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Germany
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Michael Dipl Ing Bock
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Temic Automotive Electric Motors GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Description

Die Erfindung betrifft eine Dreherkennungsvorrichtung für einen Kommutatormotor der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a rotation detection device for a Commutator motor of the type specified in the preamble of claim 1.

Dreherkennungsvorrichtungen für durch Teilschalenmagnete erregte Kommutatormotoren sind bereits bekannt. So offenbart die EP-0 307 709 A1 eine Vorrichtung, bei der in zumindest einer Pollücke zwischen den Teilschalenmagneten bzw. Einzelerregerspulen eine durch die bei Drehung des Rotors nutfrequente Pulsation des Streufeldes induzierbare Meßspule angeordnet ist. Diese Meßspule ist in einem Tragkörper angeordnet. Diese bekannte Vorrichtung ist noch sehr aufwendig im Aufbau und in der Montage.Rotary detection devices for excited by partial shell magnets Commutator motors are already known. For example, EP-0 307 709 A1 discloses one Device in which in at least one pole gap between the Partial shell magnets or single excitation coils by rotating the Rotor's groove frequency pulsation of the stray field inducible measuring coil is arranged is. This measuring coil is arranged in a support body. This well-known Device is still very complex to build and assemble.

Eine verbesserte Dreherkennungsvorrichtung ist durch die DE 89 10 214 U1 bekannt, wobei der die Meßspule aufnehmende Tragkörper einstückiger Teil einer, insbesondere aus Kunststoff, spritzgegossenen Bürstenbrücke ist. Nachteilig ist hierbei, daß bei einem eventuell erforderlichen Austausch der Meßspule das eine Lagerschild von dem Motorgehäuse entfernt werden muß. Dieser Montage- und Zeitaufwand ist für billige Kommutatormotoren nicht mehr gerechtfertigt.An improved rotation detection device is described in DE 89 10 214 U1 known, wherein the support body receiving the measuring coil is a one-piece part of a especially plastic, injection-molded brush bridge. The disadvantage is here that if a replacement of the measuring coil is necessary, one End shield must be removed from the motor housing. This assembly and Time is no longer justified for cheap commutator motors.

Die WO 91/01060 A1 betrifft einen elektromotorischen Fensterheber zum Einbau in Kraftfahrzeugtüren mit einer Antriebseinheit, die in einem feuchtigkeitsdichten Gehäuse angeordnet, mit einem Drehzahlsensor verbunden sowie von einer Steuer- und Regelelektronik ansteuerbar ist. Die Steuer- und Regelelektronik, die Antriebseinheit und der Drehzahlsensor sind in einem gemeinsamen, feuchtigkeitsdichten Gehäuse angeordnet, welches aus einem gesonderten Bauteil besteht.WO 91/01060 A1 relates to an electromotive Window lifter for installation in motor vehicle doors with a drive unit, which in arranged in a moisture-proof housing, with a speed sensor connected and can be controlled by control and regulating electronics. The  Control and regulating electronics, the drive unit and the speed sensor are in a common, moisture-proof housing, which consists of a separate component exists.

Weiterhin sind durch die US 4 529 903 und EP- 0 359 854 A1 Kommutator­ motor mit Dreherkennungsvorrichtungen bekannt, bei welchen ein eventuell erforderlicher Austausch der Sensorelemente noch zeit- und kostenintensiv ist.Furthermore, US Pat. No. 4,529,903 and EP-0 359 854 A1 are commutators Motor known with rotation detection devices, in which a possibly required replacement of the sensor elements is still time and cost intensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dreherkennungsvorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, die einfach und kostengünstig herzustellen und zu montieren ist, wobei ein eventuell notwendiger Austausch des Sensorelementes ohne großen Zeit- und Kostenaufwand möglich sein soll. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The invention has for its object a turning detection device with the features in the preamble of claim 1 to create the easy and inexpensive to manufacture and is to be assembled, whereby a possibly necessary exchange of the Sensor element should be possible without much time and cost. This Object is achieved by the characterizing features of patent claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Dreherkennungsvorrichtung zeichnet sich durch einen einfach herzustellenden und zu montierenden und kompakten Aufbau aus. Das aus einem Hall-IC bestehende Sensorelement ist auf einer als Montagebaustein ausgebildeten Leiterplatte angeordnet, die von außen in eine Ausnehmung des Lagerschildes einfach einsteckbar ist. Hierbei wird kein zusätzliches feuchtigkeitsdichtes Gehäuse wie bei dem bekannten Stand der Technik verwendet. Auch ist erfindungsgemäß ein schneller, kostengünstiger Austausch des Sensorelementes möglich. Durch Integration der Leiterplatte in das Gehäuse wird eine kompakte Ausbildung des Kommutatormotors gewährleistet.The rotation detection device according to the invention is characterized by a easy to manufacture and assemble and compact structure. The end a Hall IC existing sensor element is on as a mounting block trained circuit board arranged from the outside in a recess of the Bearing plate is easy to insert. There is no additional moisture-proof housing as in the known prior art used. According to the invention, a quick, inexpensive replacement of the Sensor element possible. By integrating the circuit board into the housing ensures a compact design of the commutator motor.

Weitere vorteilhatte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous refinements of the subject matter of the invention are see further subclaims.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles im folgenden näher beschrieben.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment described.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Kommutator, Fig. 1 shows a section through a commutator,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Lagerschild, Fig. 2 is a plan view of a bearing plate,

Fig. 3 eine Einzelheit aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, Fig. 3 shows a detail from Fig. 1 in an enlarged scale;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Leiterplatte, Fig. 4 is a plan view of the printed circuit board,

Fig. 5 eine Seitenansicht auf die vollständige Anschlußleitung mit Leiterplatte und Fig. 5 is a side view of the complete connection line with circuit board and

Fig. 6 eine Einzelheit aus Fig. 5 mit Seitenansicht auf die Leiterplatte in vergrößerter Darstellung. Fig. 6 shows a detail of Fig. 5 with a side view of the circuit board in an enlarged view.

Die Fig. 1 zeigt einen Kommutatormotor, der als Antriebsmotor für Fensterheber, Schiebedachbetätiger, Sitzversteller, Spiegelversteller usw. in Kraftfahrzeugen vorgesehen ist. Dieser Kommu­ tatormotor 1 weist einen in zwei Drehrichtungen betreibbaren Rotor 3 auf, dessen Rotorwelle 5 in mit dem Motorgehäuse 7 beid­ seitig verbundene Lagerschilde 9, 11 drehbar gelagert ist. Zu diesem Zweck weisen die Lagerschilde 9, 11 Kalottenlager 13, 15 auf. Das zylindrisch ausgebildete Motorgehäuse 7 ist an seiner Innenseite 16 mit Dauermagneten 17 versehen. Die freien Enden der Wicklungen 19 des Rotors 3 sind mit einem auf der Rotorwelle 5 befestigten Kommutator 21 verbunden, welcher mit in Bürsten­ schächten 23 verschiebbar gelagerten Kohlebürsten 25 in Schleif-Verbindung steht. Die Rotorwelle 5 weist zwischen dem Kalotten­ lager 15 und dem Kommutator 21 einen Magnet-Läuferkörper 29 mit einem 2-polig eingespritzten Steuermagneten 31 auf, siehe Fig. 3. Der mit der Rotorwelle 5 mitumlaufende Magnet-Läuferkörper 29 ist zur Dreherkennung durch ein Sensorelement abtastbar, welches an der Innenseite 35 des Lagerschildes 11 vorstehend angeordnet ist und aus einem Hall-Sensor 37 bzw. einem Hall-IC besteht. Dieser Hall-Sensor 37 ist mit weiteren elektrischen Bauelementen z. B. mit einem Widerstand 39 als integriertes Bauelement ausge­ bildet, welches eine Leiterplatte 41 aufweist. Diese Leiterplatte 41 ist mit den elektrischen Bauelementen vormontierbar und dann als Einschiebeteil in eine Ausnehmung 43 in dem Lagerschild 11 einschieb- und dort verrastbar. Die Ausnehmung 43 ist exzentrisch zu der Lagerstelle 27 der Rotorwelle 5, in dem Lagerschild 11 und offen zu der Außenseite 45 des Lagerschildes 11 ausgebildet. In der Bodenfläche 48 der Ausnehmung 43 befindet sich eine ver­ tiefte, geschlossene Kammer 47 mit einer dem Außenumfang 49 des Magnet-Läuferkörpers 29 gegenüberliegende Kammerwand 50, hinter welcher der Hall-Sensor 37 an der in der Kammer 47 eingeschobenen Leiterplatte 41 zum Abtasten des Steuermagneten, 31 angeordnet ist. Hierdurch wird eine kompakte Dreherkennungsvorrichtung für einen Kommutatormotor 1 geschaffen. Fig. 1 shows a commutator motor provided as the drive motor for windows, Schiebedachbetätiger, seat adjusters, mirror adjusters, etc. in motor vehicles. This commu tator motor 1 has a rotor 3 which can be operated in two directions of rotation, the rotor shaft 5 of which is rotatably mounted in bearing plates 9 , 11 connected on both sides to the motor housing 7 . For this purpose, the end shields 9 , 11 have spherical bearings 13 , 15 . The cylindrical motor housing 7 is provided on its inside 16 with permanent magnets 17 . The free ends of the windings 19 of the rotor 3 are connected to a commutator 21 fastened to the rotor shaft 5 , which is in sliding connection with carbon brushes 25 slidably mounted in brushes 23 . The rotor shaft 5 has between the spherical bearing 15 and the commutator 21, a magnetic rotor body 29 with a 2-pole injected control magnet 31 , see Fig. 3. The rotating with the rotor shaft 5 magnetic rotor body 29 can be scanned by a sensor element for rotation detection , which is arranged on the inside 35 of the end shield 11 and consists of a Hall sensor 37 or a Hall IC. This Hall sensor 37 is connected to other electrical components such. B. with a resistor 39 as an integrated component, which has a circuit board 41 . This circuit board 41 can be preassembled with the electrical components and can then be inserted as an insertion part into a recess 43 in the bearing plate 11 and locked there. The recess 43 is formed eccentrically to the bearing point 27 of the rotor shaft 5 , in the end shield 11 and open to the outside 45 of the end shield 11 . In the bottom surface 48 of the recess 43 is a deep recessed, closed chamber 47 with an outer periphery 49 of the magnetic rotor body 29 opposite chamber wall 50 , behind which the Hall sensor 37 on the inserted in the chamber 47 circuit board 41 for scanning the control magnet , 31 is arranged. This creates a compact rotation detection device for a commutator motor 1 .

Die Leiterplatte 41 ist in Längsrichtung zu der Rotorwelle 5 in die Ausnehmung 43 in dem Lagerschild 11 einschiebbar, wodurch eine einfache Montage der kompletten Leiterplatte 41 ermöglicht wird. The circuit board 41 can be inserted in the longitudinal direction of the rotor shaft 5 into the recess 43 in the end shield 11 , which enables the complete circuit board 41 to be easily assembled.

Die elektrischen Bauelemente wie Hall-Sensor 37, der Widerstand 39 usw. sind auf der des Steuermagneten 31 zugewandten Vorder­ seite 51 der Leiterplatte 41 vormontiert angeordnet und mit ihren Anschlußenden 53, 55 von der Vorderseite 51 zu der Rückseite 57 der Leiterplatte 41 durchgesteckt und dort mit zugeordneten Leiterbahnen auf der Rückseite 57 kontaktiert. Die mit den elek­ trischen Bauelementen 37, 39 zu verbindende Versorgungs- bzw. Signalleitungen 59, 61 sind im Bereich ihrer Anschlußenden 63, 65 von der Rückseite 57 zu der Vorderseite 51 der Leiterplatte 41 geführt in Rastausnehmungen 67, 69 der Leiterplatte 41 zugent­ lastet verrastet. Zu diesem Zweck bestehen die Rastausnehmungen 67, 69 aus einseitig offenen, in die Randflächen 71, 73 der Leiterplatte 41 mündenden Langlöcher 75, 77, deren Durchmesser etwas kleiner als der Außendurchmesser der Leitungslitze 59, 61 sind. Weiterhin sind die freien abisolierten Anschlußenden 63, 65 durch Durchtrittsöffnungen 79, 81 von der Vorderseite 51 zu der Rückseite 57 der Leiterplatte 41 zum Kontaktieren mit den Leiter­ bahnen auf der Rückseite 57 wieder durchgesteckt.The electrical components such as Hall sensor 37 , the resistor 39 , etc. are arranged on the front side 51 of the printed circuit board 41 facing the control magnet 31 and are inserted with their connecting ends 53 , 55 from the front side 51 to the rear side 57 of the printed circuit board 41 and there contacted with assigned conductor tracks on the back 57 . The with the elec trical components 37 , 39 to be connected supply or signal lines 59 , 61 are guided in the region of their connecting ends 63 , 65 from the rear 57 to the front 51 of the circuit board 41 in latching recesses 67 , 69 of the circuit board 41 tensioned locked . For this purpose, the latching recesses 67 , 69 consist of oblong holes 75 , 77 which are open on one side and open into the edge surfaces 71 , 73 of the printed circuit board 41 and whose diameter is somewhat smaller than the outside diameter of the conductor strands 59 , 61 . Furthermore, the free stripped terminal ends 63 , 65 through openings 79 , 81 from the front 51 to the back 57 of the circuit board 41 for contacting the conductors on the back 57 inserted again.

Außerdem sind die anderen freien Enden 83, 85 der durch einen Isolierschlauch 87 gebündelter Leitungslitze 59, 61 mit einem Steckhülsengehäuse 89 verbunden, welches mit der kompletten Leiterplatte 41 eine Baueinheit bildet. Mit dem Steckhülsenge­ häuse 89 sind auch Versorgungsleitungen 91, 93 verbunden, welche ebenfalls durch den Isolierschlauch 87 gebündelt werden. Die freien Enden 95, 97 dieser Versorgungsleitungen 91, 93 werden bei der Montage der Leiterplatte 41 durch die Litzenführung 103 in das Innere des Lagerschildes 11 verlegt und sind dann leicht mit den Kontaktsteckern 104 zu verbinden.In addition, the other free ends 83 , 85 of the stranded wires 59 , 61 bundled by an insulating tube 87 are connected to a receptacle housing 89 , which forms a structural unit with the complete printed circuit board 41 . With the Steckhülsenge housing 89 and supply lines 91 , 93 are connected, which are also bundled by the insulating tube 87 . The free ends 95 , 97 of these supply lines 91 , 93 are laid during the assembly of the printed circuit board 41 through the strand guide 103 into the interior of the end shield 11 and are then easy to connect to the contact plugs 104 .

Claims (8)

1. Dreherkennungsvorrichtung für einen Kommutatormotor, insbesondere als Antriebsmotor für Fensterheber, Schiebedachbetätiger, Sitzversteller, Spiegelversteller usw. in Kraftfahrzeugen mit einem in zwei Drehrichtungen betreibbaren Rotor, dessen Rotorwelle in mit dem Motorgehäuse beidseitig verbundenen Lagerschilden drehbar gelagert ist und der einen Kommutator aufweist, welcher mit in Bürstenschächten in dem Motorgehäuse verschiebbaren Bürsten in Schleifverbindung steht, wobei ein mit der Rotorwelle umlaufender Magnet-Laufkörper mit einem Steuermagneten mit der Rotorwelle fest verbunden und durch ein als Sensorelement dienender Hall-Sensor, welcher an der Innenseite des Lagerschildes vorstehend angeordnet ist, abtastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hall-Sensor (37) auf einer Leiterplatte (41) angeordnet ist, welche als Einschiebeteil in einer Ausnehmung (43) des Lagerschildes (11) angeordnet ist und daß die Ausnehmung (43) exzentrisch zu der Lagerstelle (27) der Rotorwelle (5) in dem Lagerschild (11) und offen zu der Außenseite (45) des Lagerschildes (11) ausgebildet ist und daß die Bodenfläche (48) der Ausnehmung (43) eine vertiefte, geschlossene Kammer (47) mit einer dem Außenumfang (49) des Magnet-Laufkörpers (29) gegenüberliegenden Kammerwand (50) aufweist, hinter welcher der Hall-Sensor (37) an der in den Vorsprung (47) eingeschobenen Leiterplatte (41) zum Abtasten des Steuermagneten (31) angeordnet ist.1.Turn detection device for a commutator motor, in particular as a drive motor for window regulators, sunroof actuators, seat adjusters, mirror adjusters etc. in motor vehicles with a rotor which can be operated in two directions of rotation, the rotor shaft of which is rotatably mounted in bearing plates connected to the motor housing on both sides and which has a commutator which is connected to in brush shafts in the motor housing slidable brushes is in sliding connection, wherein a rotating magnet rotor body with the control shaft is firmly connected to the control shaft with a control magnet and can be scanned by a Hall sensor serving as a sensor element, which is arranged on the inside of the bearing plate above , characterized in that the Hall sensor ( 37 ) is arranged on a printed circuit board ( 41 ) which is arranged as an insertion part in a recess ( 43 ) of the end shield ( 11 ) and that the recess ( 43 ) is eccentric to the bearing point ( 2 7 ) of the rotor shaft ( 5 ) in the end shield ( 11 ) and open to the outside ( 45 ) of the end shield ( 11 ) and that the bottom surface ( 48 ) of the recess ( 43 ) is a recessed, closed chamber ( 47 ) with a has the chamber wall ( 50 ) opposite the outer circumference ( 49 ) of the magnet barrel ( 29 ), behind which the Hall sensor ( 37 ) is arranged on the printed circuit board ( 41 ) inserted into the projection ( 47 ) for scanning the control magnet ( 31 ) . 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (41) in Längsrichtung zu der Rotorwelle (5) in die Ausnehmung (43) in dem Lagerschild (11) einschiebbar ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the circuit board ( 41 ) in the longitudinal direction to the rotor shaft ( 5 ) in the recess ( 43 ) in the bearing plate ( 11 ) can be inserted. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (41) weitere elektrische Bauelemente, z. B. einen Widerstand (39), aufweist und daß die elektrischen Bauelemente, wie der Hall-Sensor (37), der Widerstand (39), usw. auf der dem Steuermagneten (31) zugewandten Vorderseite (51) der Leiterplatte (41) vormontiert angeordnet und mit ihren Anschlußenden (53, 55) mit der Vorderseite (51) zu der Rückseite (57) der Leiterplatte (41) durchgesteckt und dort nur zugeordneten Leiterbahnen auf der Rückseite (57) kontaktiert sind.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the circuit board ( 41 ) further electrical components, for. B. has a resistor ( 39 ), and that the electrical components, such as the Hall sensor ( 37 ), the resistor ( 39 ), etc. on the control magnet ( 31 ) facing front ( 51 ) of the circuit board ( 41 ) pre-assembled Arranged and inserted with their connecting ends ( 53 , 55 ) with the front ( 51 ) to the rear ( 57 ) of the printed circuit board ( 41 ) and only associated conductor tracks on the rear ( 57 ) are contacted there. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den elektrischen Bauelementen (37, 39) zu verbindende Versorgungs- bzw. Signalleitungen (59, 61) im Bereich ihrer Anschlußenden (63, 65) von der Rückseite (57) zu der Vorderseite (51) der Leiterplatte (41) geführt in Rastausnehmungen (67, 69) der Leiterplatte (41) zugentlastet verrastet sind und daß die freien abisolierten Anschlußenden (63, 65) durch Durchtrittsöffnungen (79, 81) von der Vorderseite (51) zu der Rückseite (57) der Leiterplatte (41) zum Kontaktieren mit den Leiterbahnen auf der Rückseite (57) wieder durchgesteckt sind. 4. The device according to claim 3, characterized in that with the electrical components ( 37 , 39 ) to be connected supply or signal lines ( 59 , 61 ) in the region of their connecting ends ( 63 , 65 ) from the rear ( 57 ) to the Front side ( 51 ) of the printed circuit board ( 41 ) is guided in latching recesses ( 67 , 69 ) of the printed circuit board ( 41 ) and is relieved of strain and that the free stripped connection ends ( 63 , 65 ) through openings ( 79 , 81 ) from the front side ( 51 ) the back ( 57 ) of the circuit board ( 41 ) for contacting the conductor tracks on the back ( 57 ) are pushed through again. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastausnehmungen (67, 69) zum Verrasten der Leitungslitzen (59, 61) aus einseitig offenen, in die Randflächen (71, 73) der Leiterplatte (41) mündenden Langlöchern (75, 77) bestehen, deren Durchmesser etwas kleiner als der Außendurchmesser der Leitungslitzen (59, 61) sind.5. The device according to claim 4, characterized in that the locking recesses ( 67 , 69 ) for locking the wire strands ( 59 , 61 ) from one side open, in the edge surfaces ( 71 , 73 ) of the circuit board ( 41 ) opening elongated holes ( 75 , 77 ) exist, the diameter of which is somewhat smaller than the outside diameter of the cable strands ( 59 , 61 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen freien Enden (83, 85) der durch einen Isolierschlauch (87) gebündelten Leitungslitzen (59, 61) mit einem Steckhülsengehäuse (89) verbunden sind, welches mit der Leiterplatte (41) eine Montageeinheit bildet.6. The device according to claim 5, characterized in that the other free ends ( 83 , 85 ) of the stranded wires ( 59 , 61 ) bundled by an insulating tube ( 87 ) are connected to a socket housing ( 89 ) which is connected to the printed circuit board ( 41 ) forms an assembly unit. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet-Lauferkörper (29) mit dem 2-polig eingespritzten Steuermagneten (31) auf der Rotorwelle (5) vor der Lagerstelle (27) in dem Lagerschild (11) angeordnet ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic rotor body ( 29 ) with the 2-pole injected control magnet ( 31 ) on the rotor shaft ( 5 ) in front of the bearing point ( 27 ) in the bearing plate ( 11 ) is arranged . 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckhülsengehäuse (89) auch mit Versorgungsleitungen (91, 93) verbunden ist, deren freie Enden (95, 97) beim Einschieben der Leiterplatte (41) in die Ausnehmung (43) durch die Litzenführung (103) in das Innere des Lagerschildes (11) verlegt und dann mit den Kontaktsteckern (104) leicht verbindbar sind.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the receptacle housing ( 89 ) is also connected to supply lines ( 91 , 93 ) whose free ends ( 95 , 97 ) when inserting the circuit board ( 41 ) into the recess ( 43 ) are routed through the strand guide ( 103 ) into the interior of the end shield ( 11 ) and can then be easily connected to the contact plugs ( 104 ).
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