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Die
Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur Festlegung eines
Bauteils an einem tragenden Teil.
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Bei
modernen Kraftfahrzeugen ist der für das Antriebsaggregat und
Nebenaggregate inkl. Elektrik, etc. verfügbare Bauraum im Frontmodul
bzw. im Motorraum besonders knapp. Dies liegt darin begründet, dass
die Motorleistung moderner Kfz stetig ansteigt und damit die Antriebsaggregate
immer größer werden.
Darüber
hinaus werden moderne Kfz mit immer mehr Extrausstattungen bestellt,
so dass durch zusätzliche
Aggregate im Frontmodul der verfügbare Bauraum
weiter schrumpft. Schließlich
wird der im Frontmodul zur Verfügung
stehende Bauraum durch konkrete Anforderungen an das Außendesign
des Kraftfahrzeugs (insbesondere aufgrund aerodynamischer Optimierungen)
immer weiter beschränkt.
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Bauteile
und Aggregate, wie bspw. Klimageräte bzw. Klimakästen, sollen
an tragenden Teilen der Karosserie, insbesondere an sog. Trägerplatten,
befestigt werden, um ein sicheres Halten dieser Elemente während des
Fahrbetriebs sicherzustellen. Der verfügbare Bauraum für solche
Aggregate wird dabei meist bis auf wenige Millimeter Abstand zu Nachbaraggregaten
ausgenutzt.
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Dabei
tritt jedoch das Problem auf, dass die Abmessungen des verfügbaren Bauraums
herstellerseitig und herstellbedingt gewissen Toleranzen unterworfen
sind. Bspw. können
verfügbare
Abmessungen um +/–5
mm schwanken. Bei der knappen Auslegung des Bauraums moderner Kfz
kann dies dazu führen,
dass ein Montieren des betreffenden Aggregats aufgrund einer Kollision
mit Nachbaraggregaten nicht mehr möglich ist, und/oder dass ein
sicheres Festlegen (Verschrauben) des Aggregats mit der Karosserie
nicht mehr möglich
ist, ohne im montierten Aggregat durch Verspannung mit Nachbarelementen Rückstellkräfte und
Spannungen einzuleiten.
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Des
Weiteren ist eine konventionelle Befestigung solcher Aggregate mit
mehreren Schrauben an der Karosserie kompliziert und oft aufgrund
mangelnder Zugänglichkeit
kaum durchführbar.
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Bei
der Befestigung solcher Aggregate, insbesondere von Klimakästen, ist
des Weiteren zu beachten, dass während
des Fahrbetriebs mehrere 100 N Belastung sicher gehalten und in
die Karosserie abgeleitet werden müssen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit
zur Festlegung eines Bauteils an einem tragenden Teil zur Verfügung zu
stellen, wobei eine rasch herstellbare, sichere und die Abmessungstoleranzen
des verfügbaren
Bauraums ausgleichende Befestigung realisierbar ist.
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Diese
Aufgabe ist durch ein Befestigungselement mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Danach weist ein Befestigungselement zur Festlegung eines Bauteils
an einem tragenden Teil ein an dem tragenden Teil festlegbares Verankerungselement,
ein radiales Ausgleichselement zum Ausgleich eines radialen Versatzes
zwischen dem Bauteil und dem Verankerungselement, und ein Halteelement zum
Halten des Bauteils auf.
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Das
erfindungsgemäße Befestigungselement
weist zunächst
ein Verankerungselement auf. Damit ist das Bauteil über das
Befestigungselement im tragenden Teil verankerbar. So kann das Verankerungselement
an einer gut zugänglichen
Position des tragenden Teils angebracht werden, so dass das Herstellen,
aber auch das Lösen
der Befestigung rasch durchführbar
ist. Das Verankerungselement kann in einer einzigen, ggf. kleinen
Bohrung im tragenden Teil festgelegt werden. Das herkömmliche
Festlegen mittels mehrerer Schrauben kann dabei entfallen. Durch
eine einzige, kleine Bohrung wird die tragende Struktur (nämlich insbesondere
eine Fahrzeugkarosserie) nur in geringem Umfang geschwächt.
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Als
besonders geeignet erweist sich das erfindungsgemäße Befestigungselement
als Loslager zur Befestigung von Bauteilen oder Aggregaten im Frontmodul
von Kraftfahrzeugen. Beispielsweise kann das Bauteil an einem Befestigungspunkt
in üblicher
Weise in alle drei Raumrichtungen fixiert werden (Festlager, beispielsweise
durch eine Schraubverbindung), und an einem zweiten Befestigungspunkt
in zwei Raumrichtungen. Mit der Verwendung des erfindungsgemäßen Befestigungselements
als Loslager an einem dritten Befestigungspunkt können nun
alle Bauraumtoleranzen ausgeglichen und aufgenommen werden. Des
Weiteren kann der dritte Befestigungspunkt auch an einer nicht zugänglichen Stelle
des Frontmoduls angeordnet sein.
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In
weiter erfindungsgemäßer Weise
umfasst das Befestigungselement ein radiales Ausgleichselement zum
Ausgleich eines radialen Versatzes zwischen dem Bauteil und dem
Verankerungselement. Damit könnten
Bauraumtoleranzen einzelfallabhängig
ausgeglichen werden. Alternativ ist ermöglicht, ein einziges Befestigungselement
für verschiedene Einbaufälle, nämlich die
Befestigung verschiedener Aggregate und/oder die Verwendung in mehreren Baureihen,
vorzusehen. Das erfindungsgemäße Befestigungselement
kann so in zumindest zwei Teile aufteilbar sein, dass das Verankerungselement
bereits an einer gegebenenfalls schwer zugänglichen Stelle am Befestigungspunkt
montierbar ist. Das zu befestigende Bauteil wird dann mitsamt dem
Halteelement des Befestigungselements an den Befestigungspunkt herangeführt, wodurch
sich allein aufgrund der Kontaktierung der beiden Teile des Befestigungselements
eine haltende Verbindung ergibt. Wird beim Einbau festgestellt,
dass das Bauteil mit einem Nebenaggregat oder der tragenden Struktur kollidiert,
kann das radiale Ausgleichselement – vorzugsweise reversibel – nachjustiert
werden, so dass ein berührungsfreier
Einbau und ein berührungsfreies
Halten des Bauteils im Bauraum ermöglicht ist. Dadurch wird ein
Verspannen der Bauteilstruktur und insbesondere eine Zerstörung aufgrund
einer Befestigung des Bauteils trotz einer Kollision mit benachbarten
Teilen wirksam vermieden.
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Das
radiale Ausgleichselement ist vorzugsweise zwischen dem Verankerungselement
und dem Halteelement angeordnet. Das Halteelement erstreckt sich
in geeigneter Weise auf der dem Verankerungselement abgewandten
Seite des radialen Ausgleichselements. Das Halteelement ist dabei
so ausgeformt, dass ein geeigneter Eingriff in das Gehäuse oder
die tragende Struktur des zu haltenden Bauteils erfolgen kann.
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Dabei
ist erfindungsgemäß ermöglicht,
das Halteelement so auszugestalten, dass das Bauteil durch axiales
oder seitliches Heranführen
an das Halteelement in Eingriff bringbar ist. Im Allgemeinen wird
man jedoch zunächst
das Halteelement an dem zu befestigenden Bauteil festlegen und danach
mit dem bereits montierten Gegenstück des Befestigungselements
(Verankerungselement) zusammenführen.
Auch hierdurch ist eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen
Einbaufällen
mit Schraubverbindungen realisiert. So können kleinste Lücken im
Bauraum, welche nur geringfügig
größer sind
als das Bauteil selber, mit einem Bauteil versehen werden. Sowohl
die flexible Positionierung bzw. der Spielausgleich durch das radiale
Ausgleichselement als auch die Möglichkeit
einer einzelfallabhängigen
Befestigung des Bauteils durch ein flexibles in Eingriff bringen
mit dem Halteelement eröffnet
gegenüber
konventionellen Befestigungstechniken bisher unbekannte Möglichkeiten.
So ist beispielsweise eine Blindmontage ermöglicht, das Bauteil verbindet sich
lösbar
und spielausgleichend mit der tragenden Struktur, obwohl der Monteur
den Befestigungspunkt nicht mit den Händen erreichen muss. Dies ist
bei herkömmlichen
Schraubverbindungen unmöglich.
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Folglich
ist mit dem erfindungsgemäßen Befestigungselement
zur Festlegung eines Bauteils an einem tragenden Teil eine rasch
herstellbare, sichere und die Abmessungstoleranzen des verfügbaren Bauraums
ausgleichende Befestigung ermöglicht.
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Wie
bereits erwähnt,
wird mit der vorliegenden Erfindung eine besonders hervorragende
technische Lösung
für Einbaufälle angegeben,
bei denen das Bauteil ein Aggregat, insbesondere ein Klimakasten
eines Kraftfahrzeugs, und/oder das tragende Teil eine Karosserie,
insbesondere eine Trägerplatte, aufweist.
Das erfindungsgemäße Befestigungselement
ist jedoch keinesfalls auf die Verwendung für vorgenannte Einbaufälle beschränkt. Vielmehr
lässt sich
das erfindungsgemäße Befestigungselement
für das
Festlegen jedweder Bauteile an beliebigen tragenden Teilen verwenden,
insbesondere wenn die vorstehend beschriebene Problematik in Bezug
auf die Abmessungen des zum Einbau zur Verfügung stehenden Bauraums besteht.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das
Befestigungselement nicht nur ein radiales Ausgleichselement, sondern zusätzlich ein
Winkel-Ausgleichselement zum Ausgleich eines Winkelversatzes zwischen
dem Bauteil und dem Verankerungselement auf, insbesondere wobei
das Winkel-Ausgleichselement ein Kugelgelenk aufweist. Damit lässt sich
nicht nur ein radialer Versatz zwischen den Bauteil und dem Verankerungselement,
sondern zusätzlich
ein winkliger Versatz zwischen den beiden Teilen ausgleichen. Das Bauteil
kann damit noch besser in den knapp bemessenen Bauraum eingepasst
und festgelegt werden. Des Weiteren ist die Montage erleichtert,
so kann das Bauteil bspw. in einer für den Einbau günstigen
Winkellage in den Bauraum eingepasst und danach durch Verschwenken
und Fixieren des Winkel-Ausgleichselements in der gewünschten
Position festgelegt werden.
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Diesbezüglich wird
vorgeschlagen, dass das Winkel-Ausgleichselement zwischen dem Verankerungselement
und dem radialen Ausgleichselement angeordnet ist. So kann bereits
am Fuß,
d. h. unmittelbar am Verankerungselement, eine Voreinstellung der
Winkellage des Befestigungselements erfolgen. Spezielle Einbaufälle oder
Anforderungen können
jedoch bedingen, das Winkel-Ausgleichselement auf der dem Verankerungselement
abgewandten Seite des radialen Ausgleichselements anzuordnen.
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Im
Hinblick auf eine sichere Fixierung der Winkellage ist bevorzugt,
dass das Winkel-Ausgleichselement, nämlich insbesondere ein Kugelgelenk,
in der gewünschten
Stellung durch Haftreibung und/oder durch Einbringen von Klebstoff
zwischen Kugelkopf und Kugelpfanne fixiert ist. Dabei ist zu beachten,
dass eine Fixierung mit Klebstoff in aller Regel nicht reversibel
sein wird. Im einfachsten Fall kann die Winkelstellung alleine durch
die Reibung im Kugelgelenk fixiert werden. Soll hingegen das Befestigungselement
dämpfende
Eigenschaften aufweisen, und zwar insbesondere während des Fahrbetriebs eines
Kraftfahrzeugs, so wird vorgeschlagen, durch Einbringen einer elastischen
Masse zwischen Kugelkopf und Kugelpfanne eine Dämpfung des Kugelgelenks herbeizuführen. Bei
der elastischen Masse kann es sich vorzugsweise um eine viskoelastische
Masse handeln.
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Im
Hinblick auf eine besonders sichere Verankerung des erfindungsgemäßen Befestigungselements
mit andererseits kostengünstigen
Mitteln ist eine Ausgestaltung bevorzugt, bei der das Verankerungselement
einen in eine Bohrung im tragenden Teil festlegbaren Spreizclip
aufweist, ggf. wobei der Spreizclip verrastbar und/oder verriegelbar,
insbesondere durch einen Stift, ausgestaltet ist. Solche Spreizclips
sind für
sich gesehen bekannt. Sie bestehen im Allgemeinen aus einem hülsenartigen
Bauteil, welches in sich axial erstreckende Segmente unterteilt
ist. An der Außenseite
der Hülse
kann dabei ein Kragen oder Widerhaken ausgestaltet sein. Der Spreizclip
kann in eine Bohrung im tragenden Teil, insbesondere in eine Karosserieöffnung,
eingedrückt oder
eingeschlagen werden. Dabei werden die Segmente zusammengedrückt und
der Kragen kann durch den Rand der Bohrung schlüpfen. Auf der Rückseite
der Bohrung weitet sich der Kragen bzw. der Widerhaken wieder auf
und sichert den Spreizclip gegen ungewolltes Entfernen. Durch nachfolgendes Eindrücken oder
Einschlagen eines Sicherungsstifts in den hohlen Spreizclip lässt sich
ein ungewolltes Entfernen so gut wie sicher verhindern. Sowohl der Spreizclip
als auch der Sicherungsstift bestehen bevorzugt aus widerstandsfähigem Kunststoff.
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Was
die konkrete Ausgestaltung des radialen Ausgleichselements angeht,
ist eine Ausführungsform
besonders bevorzugt, bei der das radiale Ausgleichselement zwei
plattenförmige
Elemente, insbesondere Scheiben, aufweist, welche in einen kupplungsartigen
Eingriff gebracht sind. Unter einem kupplungsartigen Eingriff ist
dabei ein Kontaktverschluss zu verstehen, d. h. die Montage- bzw.
Andrückkräfte können sehr
gering ausfallen, dennoch wird über
den kupplungsartigen Eingriff der beiden plattenförmigen Elemente
eine ausreichende Haltekraft für
das Bauteil bereitgestellt. Die Scheiben können in einem gewissen Rahmen
gegeneinander verschoben werden und dennoch die durch das Bauteil einwirkende
Kraft in das Verankerungselement ableiten. Bspw. können die
Scheiben einen Durchmesser von ca. 15 mm bis ca. 20 mm aufweisen,
wobei ein radialer Versatz von ca. 5 mm zwischen den Scheiben kein
Problem darstellt. Die Kontaktflächen
der Scheiben können
beliebig ausgestaltet sein, solange bei einer gegenseitigen Kontaktierung
der Scheiben eine seitenkräftefreie
Fixierung eintritt und eine Kraftübertragung ermöglicht ist.
So ist es denkbar, die Scheiben durch Verwendung zusätzlicher
Mittel reversibel aufeinanderzupressen. Im Hinblick auf eine technisch
einfache und kostengünstige
Ausgestaltung ist jedoch bevorzugt, dass die plattenförmigen Elemente
eine Kraftübertragung
erlauben, sobald diese miteinander kontaktiert sind. Dabei ist bevorzugt,
dass zur Montage keine nennenswerten Spann- bzw. Andrückkräfte erforderlich
sind.
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Für bestimmte
Einbaufälle
und/oder falls auf ein Winkel-Ausgleichselement verzichtet wird,
ist eine Ausgestaltung zweckmäßig, bei
der zwischen den plattenförmigen
Elementen ein Winkel ausgebildet bzw. ausbildbar ist. Dies kann
bspw. durch eine keilförmige
Ausgestaltung der Kontaktflächen
oder durch ein entsprechend ausgestaltetes Zwischenelement bewerkstelligt
werden. Es versteht sich dabei, dass die sich berührenden
Flächen
der plattenförmigen
Elemente jeweils plan und parallel zueinander ausgerichtet sein
müssen.
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In
Bezug auf eine konkrete Ausgestaltung der Kontaktflächen der
plattenförmigen
Elemente wird vorgeschlagen, dass zwischen den plattenförmigen Elementen
ein Eingriff durch eine Klettverbindung, eine Klebverbindung oder
eine magnetisch haltende Verbindung hergestellt ist. So ist zwischen den
beiden plattenförmigen
Elementen eine leicht schließbare,
seitenkräftefreie
Verbindung mittels eines Kontaktverschlusses herstellbar. Die Magnetverbindung
bietet höchsten
Montagekomfort, benötigt aber
für eine
vergleichbare Kraftübertragung
eine größere Kontaktfläche.
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Ein
Magnet- oder Klettverschluss kann dabei aufgeklebt, im Spritzgussverfahren
aufgespritzt oder auf dem plattenförmigen Element selbst ausgeformt werden.
Im Reparaturfall kann der Klettverschluss einfach geöffnet und
danach wieder geschlossen werden. Dabei können verschiedene Varianten
von Klettverschlüssen,
je nach Anforderungsprofil, Verwendung finden. Zur Herstellung eines
Verschlusses der beiden plattenförmigen
Elemente kann alternativ doppelseitiges Klebeband, mikroverkapselter
Kleber oder ein Zweikomponentenklebstoff (mit jeweils einer auf
ein plattenförmiges
Element aufgebrachten Komponente) vorgesehen werden. Eine Verklebung
wird jedoch in aller Regel nicht reversibel sein. Des Weiteren lässt ein
Klettverschluss in axialer Richtung etwas Spiel zu, während eine
Klebverbindung einen vergleichsweise starren und sofort wirkenden
Verschluss ergibt.
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Im
Hinblick auf eine besonders große
Variabilität
des erfindungsgemäßen Befestigungselements
zeichnet sich eine besonders bevorzugte Ausgestaltung dadurch aus,
dass neben einem radialen Ausgleichselement und ggf. einem Winkel-Ausgleichselement
zusätzlich
ein axiales Ausgleichelement zur Einstellung des Abstands zwischen
dem tragenden Teil und dem Bauteil vorgesehen ist. Mit einem zusätzlichen
axialen Ausgleichselement kann die axiale Lage des Bauteils eingestellt
bzw. angepasst werden. So lässt
sich auch diesbezüglich
der vorhandene Bauraum optimal und mit kleinstmöglichem Raumverbrauch nutzen.
In bevorzugter Weise ist das axiale Ausgleichselement auf der dem
Verankerungselement abgewandten Seite des radialen Ausgleichselements
angeordnet. Des Weiteren kann das axiale Ausgleichselement bzw.
ein oder mehrere Teile dessen gleichzeitig als Halteelement für das Bauteil
dienen, d. h. integral mit dem Halteelement ausgebildet sein. Alternativ
kann das Halteelement in geeigneter Weise mit dem axialen Ausgleichselement
verbunden sein.
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Eine
besonders gut einstellbare, stabile und raumsparende Ausführung des
axialen Ausgleichselements weist zwei Hülsen auf, welche zur axialen Einstellung
ineinander eintauchbar und in der gewünschten Position fixierbar
sind. Die Hülsen
können dabei
ein beliebiges Profil aufweisen, solange sie in axialer Richtung
gegeneinander verschiebbar und in der gewünschten Position fixierbar
sind. Im Allgemeinen kann eine runde, rechteckige oder in axialer Richtung
segmentierte Ausgestaltung gewählt
werden, um die erforderliche Stabilität des axialen Ausgleichselements
zu gewährleisten.
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Im
Hinblick auf eine sichere Fixierung der Hülsen des axialen Ausgleichselements – insbesondere
unter Beachtung der Kriechneigung von Kunststoffen – in der
gewünschten
Position kann diese durch einen in der inneren Hülse angeordneten Ring und/oder
die äußere Hülse umschließenden Ring, vorzugsweise
jeweils einen Federstahlring, unterstützt werden. So kann in der
inneren Hülse
ein Ring angebracht sein, der diese aufweitet und so eine erhöhte Haftreibung
zwischen der inneren und der äußeren Hülse bereitstellt.
Alternativ oder zusätzlich kann
ein Ring vorgesehen werden, der die äußere Hülse umschließt und diese
bis zu einem gewissen Grad „einschnürt”, so dass
auch so zwischen der äußeren und
der inneren Hülse
eine erhöhte
Haftreibungskraft und damit eine sichere Fixierung der gegenseitigen
Positionierung erreicht ist.
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Die
innere Hülse
kann hohl oder mit einer radial versteiften Geometrie, insbesondere
mit einem ausgeschäumten
Hohlraum und/oder mit einer Innenverstrebung, oder massiv, und/oder
rund oder in axial ausgerichteten Segmenten ausgeführt sein.
Abhängig
von der im Einzelfall erforderlichen Eintauchlänge der Hülsen bietet sich bei geringer
Länge an, die
innere Hülse
massiv auszuführen.
Bei größerer Länge wird
dagegen eine hohle Ausführung
bevorzugt, um Material und Gewicht zu sparen. Eine besonders stabile
Hülse bei
gleichzeitig geringem Materialeinsatz wird realisiert, falls die
Hülse sich
in Längsrichtung
erstreckende Segmente aufweist und bspw. ein Querschnittsprofil
in Form eines „+” oder „x” aufweist.
Eine hohl ausgeführte
Innenhülse
kann zur weiteren Verstärkung
zumindest eine Innenverstrebung und/oder einen ausgeschäumten Hohlraum aufweisen.
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Abhängig von
der äußeren Gestaltung
der verwendeten Innenhülse
kann die äußere Hülse rund oder
in axial ausgerichteten Segmenten und/oder mit axial geschlitzten
Segmenten ausgeführt
sein. Generell wird die äußere Hülse stets
eine Profilierung aufweisen, welche ein Eintauchen der inneren Hülse erlaubt.
Dabei ist zu bevorzugen, die Innenfläche der äußeren Hülse auf die Außenfläche der
inneren Hülse
abzustimmen, so dass sich eine möglichst
große Kontaktfläche ergibt.
Die äußere Hülse kann
mit axial geschlitzten Segmenten vorgesehen werden, um Toleranzen
gegenüber
der Außenfläche der
Innenhülse federnd
ausgleichen zu können.
Da zwischen der Innenseite der äußeren Hülse und
der Außenseite
der inneren Hülse
eine gegenseitige Fixierung ermöglicht werden
soll, wird vorgeschlagen, dass die Innenseite der äußeren Hülse und/oder
die Außenseite
der inneren Hülse
Kon taktflächen
und/oder eine Verzahnung aufweist. Durch zweckmäßig ausgestaltete gemeinsame
Kontaktflächen
kann zwischen den beiden Bauteilen eine ausreichende Haftreibungskraft
erzielt werden, um eine Fixierung bereitzustellen. Im Hinblick auf
eine besonders sichere Fixierung der gegenseitigen Position ist
jedoch bevorzugt, dass die äußere Hülse zumindest
bereichsweise eine Innenverzahnung und die innere Hülse eine
korrespondierende Außenverzahnung
aufweist. Die äußere Hülse kann
dann zur Tiefeneinstellung auf die innere Hülse aufgedrückt oder aufgeschraubt und
in geeigneter Weise, bspw. durch einen oder mehrere der bereits genannten
Ringe, fixiert werden. Bei der Verwendung von Reib- bzw. Kontaktflächen ist
eine praktisch stufenlose Einstellung gewährleistet. Wird eine Verzahnung
gewählt,
ist die Feinheit der Einstellung durch den Zahnabstand vorgegeben.
Die jeweiligen Verzahnungen können
zum Erhalt einer feineren Abstufung gegeneinander versetzt sein.
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Im
Hinblick auf eine besonders kompakte Ausführungsform und eine kostengünstige Herstellung
kann die äußere Hülse gleichzeitig
als Halteelement für
das Bauteil dienen. Dazu kann die äußere Hülse geeignete Mittel aufweisen,
um einen Eingriff mit dem Gehäuse
oder der tragenden Struktur des zu befestigenden Bauteils herzustellen.
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In
diesem Zusammenhang kann die äußere Hülse zur
Festlegung des Bauteils oder – falls
ein separates Halteelement vorgesehen ist – des Halteelements einen Schnapphaken
und ggf. einen Anschlag und/oder eine Überdrückungsfeder aufweisen, und/oder
kann ein Federteller vorgesehen sein. So können Schnapphaken die Fixierung
der äußeren Hülse in einer
entsprechenden Öffnung
in einer Platte (als Halteelement oder als Teil des Bauteilgehäuses) ermöglichen,
indem diese beim Eindrücken
der Hülse
nach außen
zurückfedern
und so das erneute Entfernen der Hülse verhindern. Ein oder mehrere Anschläge können dabei
mitsamt der äußeren Hülse ausgebildet
sein, so dass die Lage der Platte in Bezug auf die Hülse auf
der einen Seite durch einen Anschlag und auf der anderen Seite durch
zumindest einen Schnapphaken fixiert ist. Wird nachfolgend die Innenhülse montiert,
kann diese die Schnapphaken von innen verriegeln. Auf der im Betrieb
gering belasteten Seite können Überdrückungsfedern
vorgesehen werden, welche nach der Montage das benötigte Montage-
und Toleranzspiel kompensieren. Eine solche Feder kann einen Federteller
aufweisen, der mit seinem gesamten Umfang auf dem Bauteil aufliegt.
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Des
Weiteren können
Hülsenrastzähne als bauteilseitiger
Anschlag für
die Platte dienen. Schließlich
ist möglich,
dass der genannte Anschlag so ausgebildet ist, dass er die gehaltene
Platte elastisch gegen den Schnapphaken drückt und so fixiert.
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Unabhängig von
dem Vorhandensein eines axialen Ausgleichselements kann das Halteelement des
erfindungsgemäßen Befestigungselements
als Platte ausgebildet sein. Die Platte kann aus hartem Kunststoff
bestehen und in eine geeignete Öffnung des
zu befestigenden Bauteils eingreifen.
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Dazu
kann die Platte Umgreifungen und/oder Kufen zur Festlegung des Bauteils
aufweisen. Des Weiteren kann ein Verrastelement vorgesehen werden,
um ein ungewolltes Lösen
der Platte vom Bauteil zu verhindern.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das Halteelement so ausgestaltet, dass das Bauteil mit einem
als Gehäuseöffnung ausgebildeten
Eingriff in Form eines runden Lochs, eines Schlüssellochs oder eines offenen
Langlochs („offenes
U”) zum
seitlichen Einschieben festlegbar ist. Ist die Montage- bzw. Demontagerichtung
des Bauteils etwa in axialer Richtung des Befestigungselements orientiert,
so bietet sich die Verwendung eines runden Lochs oder eines Schlüssellochs
an. Bei letzterem wird das Bauteil in axialer Richtung zugeführt und
dann in radialer Richtung verriegelt. Soll die Montagebewegung jedoch nur
radial bzw. tangential erfolgen, sollte das zu befestigende Bauteil
ein offenes Langloch zum seitlichen Einschieben aufweisen. Mit den
vorgenannten Möglichkeiten
kann praktisch in jedem beliebigem Bauraum eine Montage erfolgen,
solange der Bauraum selber eine ausreichende Größe aufweist, um das Bauteil
aufzunehmen.
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Alternativ
kann das Halteelement, insbesondere eine äußere Hülse eines axialen Ausgleichselements,
integral mit dem Gehäuse
oder einem Gehäuseteil
des Bauteils gefertigt sein.
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Schließlich wird
aus Kosten-, Stabilitäts-
und Gewichtsgründen
bevorzugt, dass das Befestigungselement aus Kunststoffmaterial gefertigt
ist, insbesondere wobei das Verankerungselement aus schlagzähem Kunststoff
und/oder das axiale Ausgleichselement aus steifem Kunststoff und/oder
das radiale Ausgleichselement aus verzugsarmen Kunststoff gefertigt
ist. Eine abweichende Materialwahl ist dabei mög lich, insbesondere können stark
belastete Teile des Befestigungselements auch aus metallischen Werkstoffen
gefertigt werden.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Patentansprüche und
andererseits auf die nachfolgende Erläuterung mehrerer bevorzugter
Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Befestigungselements
anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
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In
der Zeichnung zeigen
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1 eine
perspektivische Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Befestigungselements
mitsamt einem ausschnittsweise dargestellten gehaltenen Bauteil,
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2 eine
geschnittene Darstellung des Befestigungselements aus 1,
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3 eine
perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Befestigungselements
mitsamt einer Platte als Halteelement oder Teil des Bauteils,
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4 eine
Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
und
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5 einen
von oben gesehenen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß 4.
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1 zeigt
eine von schräg
unten gesehene perspektivische Vorderansicht einer ersten bevorzugten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Befestigungselements
mitsamt einem ausschnittsweise dargestellten, von dem Befestigungselement gehaltenen
Bauteil 1. Diese Ausführungsform
eignet sich besonders zur radialen Vormontage. Der Fuß des erfindungsgemäßen Befestigungselements
wird durch ein Verankerungselement 2 gebildet. Zwischen dem
Verankerungselement 2 und dem Bauteil 1 ist ein
radiales Ausgleichselement 3 angeordnet, mit dem ein radialer
Versatz zwischen dem Bauteil 1 und dem Verankerungselement 2 einstellbar
bzw. ausgleichbar ist.
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Das
Bauteil 1 wird von einem Halteelement 4 gehalten.
Dazu greift das Halteelement 4, welches hier als Platte 5 ausgestaltet
ist, in geeigneter Weise in eine Gehäuseöffnung des gehaltenen Bauteils 1 ein.
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Im
Konkreten weist das Verankerungselement 2 einen in eine
Bohrung im tragenden Teil festlegbaren Spreizclip 6 auf,
welcher aus hartem Kunststoff geformt ist. Der Spreizclip 6 besteht
aus einem hülsenartigen
Bauteil, welches in sich axial erstreckende Segmente unterteilt
ist. An der Außenseite des
Spreizclips 6 ist ein Kragen 7 ausgeformt, welcher
eine Bohrung im tragenden Teil zu hintergreifen vermag und dadurch
eine sichere Festlegung des Verankerungselements 2 bereitstellt.
Nach dem Eindrücken
bzw. Einschlagen des Spreizclips 6 in das tragende Teil
ist der Spreizclip 6 darüber hinaus durch Eindrücken bzw.
Einschlagen eines Stiftes 8 gegen ungewolltes Entfernen
aus der Bohrung im tragenden Teil gesichert.
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Das
radiale Ausgleichselement 3 besteht aus einer unten angeordneten
ersten Scheibe 9 und einer darüber liegenden zweiten Scheibe 10.
Die Ausgestaltung des radialen Ausgleichselements 3 ist dabei
nicht auf kreisrunde Scheiben 9, 10 beschränkt, vielmehr
können
jedwede geeigneten plattenförmigen
Elemente vorgesehen werden. Zwischen der ersten Scheibe 9 und
der zweiten Scheibe 10 wirkt ein Klettverschluss 11.
Die beiden Teile des Klettverschlusses 11 sind dabei auf
die jeweilige Scheibe 9, 10 aufgeklebt. So ist
ein sicheres Halten des Bauteils 1 selbst bei einem gegenseitigen
radialen Versatz der beiden Scheiben 9, 10 ermöglicht. Darüber hinaus
ist durch den verwendeten Klettverschluss 11 die Verbindung
innerhalb des radialen Ausgleichselements 3 reversibel.
Wiederholtes Lösen
und Schließen
der Verbindung, ggf. verbunden mit einer Neujustage der radialen
Position des Bauteils 1, sind problemlos durchführbar.
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In
dieser Darstellung nicht sichtbar ist ein zwischen dem Verankerungselement 2 und
dem radialen Ausgleichselement 3 positioniertes Winkel-Ausgleichselement,
wozu auf die Erläuterungen
zu 2 verwiesen wird.
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Oberhalb
des radialen Ausgleichselements 3 erstreckt sich in axialer
Richtung des erfindungsgemäßen Befestigungselements
ein axiales Ausgleichselement 12 zur Einstellung des Abstands
zwischen dem tragenden Teil und dem Bauteil 1. Das axiale Ausgleichselement 12 weist
eine innere Hülse 13 und eine äußere Hülse 14 auf,
welche zur axialen Einstellung ineinander eintauchbar und in der
gewünschten Position
fixierbar sind.
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Die
innere Hülse 13 ist
hier integral mit der zweiten Scheibe 10 des radialen Ausgleichselements 3 ausgebildet.
Sowohl die innere Hülse 13 als
auch die äußere Hülse 14 sind
in axialer Richtung segmentiert ausgebildet, wodurch sich ein etwa „+”-förmiges Querschnittsprofil
der beiden Hülsen
ergibt. Die profilierte Bauweise führt zu einer erhöhten Stabilität bei geringem
Materialeinsatz. Auf der Außenseite
der vier Segmente 15 weist die innere Hülse 13 eine Verzahnung 16 auf,
eine entsprechende Innenverzahnung ist auf den korrespondierenden
Innenseiten der äußeren Hülse 14 vorgesehen.
Zur Höheneinstellung des
axialen Ausgleichselements 12 können die innere Hülse 13 und
die äußere Hülse 14 gegeneinander verschoben
werden, wobei die Haltekraft der Verzahnung 16 zu überwinden
ist. Durch die Wirkung der Verzahnung 16 tritt in der gewünschten
Position automatisch eine Festlegung der beiden Hülsen 13, 14 ein.
Darüber
hinaus ist bei der vorliegenden Ausführungsform die äußere Hülse 14 von
einem Federstahlring 17 umgeben, der die äußere Hülse 14 „einschnürt” und so
ein sicheres Verrasten der Verzahnung 16 herbeiführt.
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Zum
Ausgleich von Fertigungstoleranzen zwischen der inneren Hülse 13 und
der äußeren Hülse 14 sind
innerhalb der äußeren Hülse 14 geschlitzte
Bereiche 18 ausgeführt.
Des Weiteren ist so die Federkraft des Federstahlrings 17 besser übertragbar.
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Die äußere Hülse 14 ist
des Weiteren in geeigneter Weise (siehe 2) mit der
als Halteelement 4 wirkenden Platte 5 verbunden. Über diese Verbindung
wird ein Halten des Bauteils 1 durch das Befestigungselement
ermöglicht.
Die Platte 5 ist so ausgestaltet, dass sie in eine als
offenes Langloch ausgebildete Gehäuseöffnung des Bauteils 1 eingreifen
und dieses so festlegen kann. Dazu wird das Bauteil 1 mitsamt
seiner Gehäuseöffnung in
Form eines „offenen
U” dem
Befestigungselement in radialer Richtung zugeführt. Die Platte 5 weist
Kufen 19 und Umgreifungen 20 auf, welche den in
geeigneter Weise ausgestalteten Rand der Gehäuseöffnung des Bauteils 1 greifen
können.
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2 zeigt
eine geschnittene Darstellung des Befestigungselements aus 1.
Dabei ist gut zu erkennen, dass der Übergangsbereich zwischen dem
Verankerungselement 2 und dem radialen Ausgleichselement 3 als
Winkel-Ausgleichselement 21 ausgestaltet ist. Im Konkreten
ist der untere Bereich der ersten Scheibe 9 des radialen
Ausgleichselement 3 als Kugelgelenk 22 ausgeformt,
wodurch sich zwischen dem Verankerungselement 2 und dem
restlichen Befestigungselement eine Winkeleinstellung erzielen lässt. Dazu
weist der obere Endbereich des Verankerungselements 2 die
Form eines Kugelkopfes auf, der korrespondierende Abschnitt der
unteren Scheibe 9 ist als Kugelpfanne ausgeformt. Insgesamt wird
ein Kugelgelenk 22 gebildet. Im Kugelgelenk 22 sind
Hohlräume 23 ausgebildet,
welche zur Fixierung der gewünschten
Winkelstellung mit Klebstoff verfüllbar sind. Alternativ kann
in den Hohlraum 23 eine elastische Masse zur Dämpfung der
Winkellage eingebracht werden.
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In
der Schnittdarstellung ist ebenfalls zu erkennen, dass innerhalb
der inneren Hülse 13 ein
weiterer Federstahlring 17 vorgesehen ist, der diese „aufdrückt” bzw. in
radialer Richtung abstützt
und so einem Fließverhalten
des Kunststoffs entgegenwirkt. Damit wird eine Haftreibung zwischen
den Hülsen 13, 14 begünstigt.
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3 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen bauteilseitigen
Befestigungselements, wobei hier das Festlegen eines Bauteils 1 mit kreisrunder
Gehäuseöffnung ermöglicht ist.
Diese Ausführungsform
ist für
eine axiale Vormontage ausgelegt.
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Dargestellt
ist hier lediglich das Befestigungselement ab der zweiten Scheibe 10 des
radialen Ausgleichselements aufwärts.
Die innere Hülse 13 des
axialen Ausgleichselements 12 ist integral mit der zweiten
Scheibe 10 ausgebildet. Sie weist eine kreisrunde Mantelfläche mit
einer durchgehenden Verzahnung 16 auf. Die äußere Hülse 14 greift
mit ihrer Innenverzahnung in die Verzahnung 16 ein, wodurch
eine Höheneinstellung
und eine Festlegung der jeweiligen Position erzielt wird. Zur besseren
Verschiebbarkeit der beiden Hülsen 13, 14 ist
innerhalb der äußeren Hülse 14 ein
geschlitzter Bereich 18 vorgesehen.
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Die äußere Hülse 14 ist
so ausgelegt, dass diese direkt in eine kreisrunde Gehäuseöffnung eines Bauteils 1 eingreifen
und dieses festlegen kann. Dazu weist die äußere Hülse 14 an der Außenseite Schnapphaken 24 auf,
welche eine Montage der Hülse
in eine Platte bzw. eine Gehäusewand
erlauben, danach nach außen
zurückfedern
und ein erneutes Entfernen der Hülse 14 verhindern.
Durch das nachfolgende Einschieben der inneren Hülse 13 in die äußere Hülse 14 wird
ein neuerliches Eindrücken
der Schnapphaken 24 verhindert. Die Position des Bauteils 1 bzw.
der Platte wird andererseits durch Anschläge 24a fixiert, welche
mitsamt der Hülse 14 ausgebildet
sind. Sobald die Platte bzw. das Bauteil 1 an den Anschlägen 24a zu
liegen kommt, federn die Schnapphaken 24 auf der anderen
Seite der Platte zurück
und fixieren so deren Lage. Auf der im Betrieb gering belasteten
Seite sind Überdrückungsfedern vorgesehen,
welche nach der Montage das benötigte Montage- und Toleranzspiel
kompensieren. Dabei kann ein Federteller am ganzen Umfang auf dem Kasten
aufliegen. Andererseits können
die Anschläge 24a so
ausgeformt sein, dass sie nur unter axialer Krafteinwirkung ein
Zurückfedern
der Schnapphaken 24 erlauben und so ihrerseits als Überdrückungsfedern
wirken.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird im Ergebnis das Bauteil 1 unmittelbar von der äußeren Hülse 14 des
axialen Ausgleichselements 12 gehalten, welche dadurch
integral mit dem Halteelement 4 ausgebildet ist. Selbstverständlich kann
alternativ auch ein als Platte ausgebildetes Halteelement mit einer
entsprechenden Bohrung von dem Befestigungselement gehalten werden,
wobei das Halteelement in vorbeschriebener Weise wiederum mit dem
Bauteil 1 in Eingriff bringbar ist.
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4 zeigt
eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wobei das Verankerungselement und das Bauteil nicht dargestellt
sind, und wobei vom radialen Ausgleichselement lediglich die zweite
Scheibe 10 gezeigt ist. Auch hier sind die innere Hülse 13 sowie
die äußere Hülse 14 in
axial ausgerichteten Segmenten 15 ausgeführt. Dabei
ist zwischen den Hülsen
bereichsweise eine Verzahnung 16 und sind bereichsweise
Kontaktflächen 25 vorgesehen,
mit denen eine gewünschte
Haftreibungskraft erzielbar und so ein Kraftschluss zwischen den
beiden Hülsen 13, 14 herstellbar
ist. Je nach Anforderungsprofil und Einsatzzweck können die
Hülsen
auch nur mit Kontaktflächen 15 oder
nur mit einer Verzahnung 16 versehen werden.
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Das
hier gezeigte Befestigungselement ist – wie in 1 und 2 – ausgelegt,
um in eine als offenes Langloch ausgebildete Gehäuseöffnung eines Bauteils einzugreifen.
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5 zeigt
einen von oben gesehenen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß 4,
wobei ein Schnitt durch die ineinander eintauchenden Abschnitte
der Hülsen 13, 14 gezeigt
ist. Beide Hülsen 13, 14 sind
aus vier sich in axialer Richtung erstreckenden Segmenten 15 aufgebaut,
wodurch sich ein Querschnittsprofil in „+”-Form ergibt.
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Die
innere Hülse 13 ist
als Hohlkörper
aufgebaut, enthält
aber zur Verstärkung
der Struktur mehrere Innenverstrebungen 26. Darüber hinaus
sind die Hohlräume
der inneren Hülse 13 zumindest
bereichsweise mit einer Ausschäumung 27 versehen. Hierdurch
ergeben sich weitere Vorteile in Bezug auf die Stabilität sowie
die Dämpfung
alternierender Belastungen bzw. von Belastungsspitzen.
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Die äußere Hülse 14 weist
an allen vier Stirnseiten geschlitzte Bereiche 18 auf,
um ein Ineinanderschieben der Hülsen 13, 14 zu
erlauben.
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Das
Befestigungselement ist insgesamt aus Kunststoffmaterial gefertigt,
wobei das Verankerungselement 2 aus schlagzähem Kunststoff,
das axiale Ausgleichselement 12 aus steifem Kunststoff und
das radiale Ausgleichselement 3 aus verzugsarmem Kunststoff
gefertigt ist.
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Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil
der Beschreibung sowie auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
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Schließlich sei
ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich
zur Erörterung
der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele
einschränken.
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- 1
- Bauteil
- 2
- Verankerungselement
- 3
- radiales
Ausgleichselement
- 4
- Halteelement
- 5
- Platte
- 6
- Spreizclip
- 7
- Kragen
- 8
- Stift
- 9
- erste
Scheibe
- 10
- zweite
Scheibe
- 11
- Klettverschluss
- 12
- axiales
Ausgleichselement
- 13
- innere
Hülse
- 14
- äußere Hülse
- 15
- Segment
- 16
- Verzahnung
- 17
- Federstahlring
- 18
- geschlitzter
Bereich
- 19
- Kufen
- 20
- Umgreifung
- 21
- Winkel-Ausgleichselement
- 22
- Kugelgelenk
- 23
- Hohlraum
(Kugelgelenk)
- 24
- Schnapphaken
- 24a
- Anschlag
- 25
- Kontaktfläche
- 26
- Innenverstrebung
- 27
- Ausschäumung/ausgeschäumter Hohlraum