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Die Erfindung betrifft eine Rasthülse zur radialen Anordnung in einem Rohr, ein Rohr mit dieser Rasthülse und eine Befestigungsanordnung für eine Buchse mit der Rasthülse in einem Rohr. Ferner wird ein Montageverfahren für eine solche Befestigungsanordnung ausgeführt.
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Rohre bzw. allgemeine Hohlprofile werden in kraftleitenden Konstruktionen, wie sie im Maschinen- und Kraftfahrzeugbau häufig zum Einsatz kommen, mit geeigneten Anbindungspunkten versehen. Anwendungsgebiete solcher kraftleitender Hohlprofile sind beispielsweise Radaufhängungen. Als Anbindungspunkte kommen neben Gelenken, die quasi genau einen Freiheitsgrad haben, auch teilnachgiebige Anbindungsarten zum Einsatz, bei denen die Betriebskräfte über einen Durchsteckelement eingeleitet werden, das unter Verwendung einer nachgiebigen Buchse mit dem Hohlprofil gekoppelt ist. Die Buchse, die in dem Hohlprofil angeordnet ist, sorgt hierbei auch dafür, dass sich der Hohlprofilkörper nicht unter auftretenden Vorspannkräften der Durchsteckverbindung verformt.
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Die Positionierung der Buchse in einem Rohr gestaltet sich dabei schwierig: Bislang wird ein Halter als Positionierhilfe verwendet, der einerseits die Form der Innenseite des Rohrendes weitgehend aufweist und in einer Aufnahmeöffnung die zu platzierende Buchse trägt. Der Halter wird mit der Buchse in das Rohrende eingeschoben, wobei die Buchse mit dem Loch im Umfang des Rohrendes fluchten soll. Eine präzise Ausrichtung ist von den Toleranzen der Rohrinnengeometrie, der Schnittkanten und natürlich des Halters abhängig, so dass häufig Justierarbeiten erforderlich sind, um die Buchse wie gewünscht exakt zu positionieren.
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Eine einstückige zylindrische Verbindungshülse, die dazu vorgesehen ist, in ein Rohrende eingebracht zu werden – also quasi auch Buchsenfunktion erfüllt – und zur koaxialen Verbindung von Rohren mit weiteren Bauteilen dienen soll, ist in der
DE 10 2011 078 378 A1 offenbart. An einer Außenfläche des Grundkörpers dieser Hülse erstreckt sich ein Rastelement in radialer Richtung, das dazu vorgesehen ist, mit einer Ausnehmung im Rohr zu verrasten. Im Bereich des Rastelements ist ein Widerlager in Form einer Materialaufdickung vorgesehen, auf dem sich ein Hebel eines Auslösemechanismus abstützen kann, mit dem die Verrastung lösbar ist. Diese Hülse liegt an der Innenwandung des Rohres an und ist unifunktional ausgebildet; sie dient eben nicht der Verstärkung von Durchsteckverbindungen und wirkt längsaxial.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die dazu geeignet ist, Ein- oder Durchsteckverbindungen in Rohren oder Hohlstreben beliebigen Querschnitts zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Rasthülse mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Darüber hinaus ergibt sich die Aufgabe, ein Rohr mit radialen Öffnungen zur verbesserten Kopplung mit weiteren Bauteilen zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Rohr mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
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Ferner ergibt sich die Aufgabe, eine Befestigungsanordnung einer Buchse in einem Rohr zu schaffen, die mit geringerem Aufwand als bekannte Buchsen präzise zu montieren ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
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Schließlich ergibt sich noch die Aufgabe, ein Montageverfahren zu schaffen, mit dem eine Buchse schneller und intuitiver als bisher an eine vorbestimmte Position in ein Rohr montiert werden kann, um die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung zu erhalten.
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Diese Aufgabe wird durch ein Montageverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
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Weiterbildungen der Vorrichtungen und des Verfahrens sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
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Die erfindungsgemäße Rasthülse zur Aufnahme in einer radialen Öffnung eines Aufnahmerohrs weist in einer ersten Ausführungsform einen Grundkörper mit einem hohlzylindrischen Endabschnitt auf, an dem eine oder mehrere Rastzunge(n) vorliegt/vorliegen, die sich längsaxial in Bezug zu dem Grundkörper erstreckt/erstrecken. Der Grundkörper hat in seinem Endabschnitt an der von der/den Rastzunge(n) abgewandten Seite eine radial verlaufende Ausnehmung, die einen elastisch aufragenden Rastbügel als Überstand verbleiben lässt.
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Bei der Ausnehmung kann es sich insbesondere um einen Schlitz handeln, wobei der aufragende Rastbügel entweder durch Heraustrennen eines prismatischen Körpers mit im Wesentlichen dreieckiger Grundfläche und/oder durch Heraufbiegen des verbleibenden Überstands erhalten werden kann.
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Um die Rasthülse zweckgerecht einzusetzen, wird sie in ein offenes Rohrende eingeführt. Dabei werden zunächst die Rastzunge und danach der Rastbügel eingeklappt; die Rasthülse kann nun beliebig im Rohr verschoben werden. Sobald sich die Rasthülse an der Position der radialen Öffnung befindet, können die Rastzunge und der Rastbügel wieder Zurückfedern und verrasten die Hülse, die allein eingeführt sein kann oder mit einer Buchse, in der Öffnung.
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Wenn die Hülse allein entsprechend ausgeführt ist, kann sie die Funktion einer entsprechenden Buchse mit übernehmen; andernfalls, wenn die Rasthülse in eine Buchse eingepresst ist und diese mitnimmt, führt und positioniert sie diese im Rohr. So können Verbindungen mit dem Rohr entweder unter Verwendung einer Hülse allein oder mit einer Buchse optimiert werden – Justierarbeiten entfallen. Hierdurch ist es auch möglich, die Rasthülse in einer sehr großen Tiefe zu montieren, da der Werker das Montagegebiet nicht sehen muss; sobald er die passende Position erreicht hat, verrastet die Hülse selbsttätig. Durch die Schlitzung des Grundkörpers der Rasthülse in seinem Endabschnitt wird gezielt Elastizität für die Verformung des Rastbügels geschaffen, sodass er unter Einwirkung einer Montagekraft eingeklappt werden kann bis der Schlitz geschlossen ist. Die Höhe der Rasthülse, bzw. die Höhe des Grundkörpers der Rasthülse, reduziert um die Höhe der Rastzunge, ist hierbei auf die Höhe des vorbestimmten Aufnahmerohrs abgestimmt, sodass die Rasthülse nach dem Einklappen der Rastzunge in das Rohr eingeführt werden kann.
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Die Rastzunge kann eine Zapfen- oder Zackenform haben; es können auch nebeneinander mehrere solcher Rastzungen vorliegen.
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In einer bezüglich ihrer Form und Größe korrespondierenden Öffnung in einer Wandung des Rohres kann die Buchse durch die Zusammenwirkung des Rastbügels und der Rastzunge gegen Verschieben in zwei Richtungen fixiert werden, da der Rastbügel und die Rastzunge beim Verschieben der Rasthülse in dem Rohr elastisch zurückfedern und in der Öffnung verrasten.
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Die erfindungsgemäße Rasthülse eignet sich nicht nur für die Anwendung in Fahrwerksstreben, sondern auch für alle anderen Anwendungen im Kraftfahrzeugbau und im allgemeinen Anlagen- und Maschinenbau.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Grundkörper einen eckigen, etwa rechteckigen, gewellten oder sternförmigen Querschnitt aufweisen, dessen Ecken auch verrundet sein können. Alternativ oder zusätzlich kann der Grundkörper entlang seiner Gesamtlänge hohl sein und/oder einen konstanten Querschnitt entlang seiner Längsachse aufweisen.
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Durch die eckige Querschnittsform kann, wenn die Öffnung, in der die Rasthülse aufgenommen wird, eine korrespondierende Querschnittsform hat, erreicht werden, dass die Rasthülse zusätzlich gegen Verdrehen um ihre Längsachse gesichert ist. Die Sperrung des Drehfreiheitsgrads kann dabei auch auf eine die Rasthülse in der Montagesituation umgebende Buchse „übertragen” werden. Die Herstellung eines Grundkörpers, der über die Gesamtlänge hohl ist, ist viel einfacher, da dabei hohle Halbzeuge, etwa extrudierte Rohre, eingesetzt werden können, was den Bearbeitungsaufwand reduziert; insbesondere kann so sehr einfach ein elastisch federnder Rastbügel erhalten werden.
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Ferner kann die Rasthülse aus einem Kunststoff bestehen, etwa aus einem thermoplastischen Kunststoff, wobei ein spritzgießbarer thermoplastischer Kunststoff aufgrund seiner automatisierten Verarbeitbarkeit vorteilhaft ist. Eine Rasthülse aus Kunststoff erfüllt alle Festigkeitsanforderungen, ist leichtgewichtig, günstig und erlaubt eine Rückfederung des Rastbügels und der Rastzunge, um die Rasthülse in der Öffnung des Rohrs zu fixieren.
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Das erfindungsgemäße Rohr mit Hülse hat in einer Rohrwandung zumindest eine erste Öffnung, in die der Endabschnitt der erfindungsgemäßen Rasthülse eingepasst ist. Die Rastzunge und der Rastbügel der Rasthülse sind dabei mit dieser Öffnung verrastet. Um überhaupt die Aufnahme des Endabschnitts der Rasthülse in der Öffnung zu ermöglichen, muss der Umfang der Öffnung mit dem Querschnitt der Rasthülse korrespondieren. Das Rohr kann einen beliebigen Querschnitt haben, wobei ein rechteckiger Querschnitt vorteilhaft ist, da damit sowohl die Herstellung der Öffnung als auch die Herstellung der Rasthülse einfacher ist. „Eingepasst” umfasst hierin sowohl eine spielbehaftete als auch eine spielfreie Aufnahme der Rasthülse in der Öffnung.
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Die Länge der Rasthülse kann insbesondere auf eine Höhe des Rohrs abgestimmt sein, wodurch beispielsweise bei Verwendung des erfindungsgemäßen Rohrs mit einer Durchsteckverbindung die Vorspannkraft der Verbindung von der Hülse aufgenommen wird. Um bequemes Einführen der Rasthülse in das Rohr zu ermöglichen, sollte die Passung der Höhe des Grundkörpers der Rasthülse und der Innenabmessungen des Rohrs nicht zu eng gewählt werden.
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Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung einer Buchse mittels eines Buchsenhalters in einem Rohr umfasst daher also ein Rohr mit einer erfindungsgemäßen Rasthülse, in die die Buchse eingesteckt, besser noch eingepresst ist. So bildet die Rasthülse den Buchsenhalter. Ein Innenquerschnitt der Buchse entspricht dabei einem Außenquerschnitt der Rasthülse.
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Die erfindungsgemäße Rasthülse als Buchsenhalter kann kostengünstiger als die zu diesem Zweck bisher verwendeten Halter hergestellt werden. Da die Positionierhilfen auch nach dem Positionieren der Buchse im Rohr verbleiben, d. h. auch im fertigen Bauteil enthalten sind, lässt sich hierdurch auch eine Kostensenkung bei dem fertig montierten Rohr erreichen.
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Darüber hinaus kann das Rohr eine der Öffnung gegenüberliegende zweite Öffnung haben, die etwa koaxial zur ersten Öffnung vorliegt. Ein Querschnitt der zweiten Öffnung kann kleiner sein als der Außenquerschnitt des Grundkörpers der Rasthülse, wobei die Rasthülse auf einem Rand der zweiten Öffnung anliegt.
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Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montageverfahrens für die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung umfasst folgende Schritte:
- a) Bereitstellen der Rasthülse, des Rohrs und der Buchse,
- b) Einstecken der Rasthülse in die Buchse, so dass die Rastzunge und der Rastbügel über eine Buchsenstirnfläche ragen,
- c) Ansetzen des aus b) erhaltenen Gegenstands mit der Rastzunge der Rasthülse voraus in ein offenes Rohrende,
- c) Verschieben der Rasthülse und der Buchse in das Rohrinnere, dadurch elastisch Umklappen der Rastzunge,
- d) weiter Bewegen der Rasthülse und der Buchse in Richtung der ersten Öffnung, dadurch in Kontakt Bringen des Rastbügels mit der Rohrwandung und Eindrücken des aufragenden Rastbügels,
- e) Verbringen der Rasthülse mit der Buchse in eine Rastposition in der Öffnung, dann Zurückfedern der Rastzunge und des Rastbügels und Verrasten der Rasthülse in der ersten Öffnung.
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Damit die Rasthülse bei nicht-rundem Querschnitt in die Öffnung verbracht werden kann, ist es im Schritt e) zunächst nötig, die Querschnitte der Rasthülse und der Öffnung in die gleiche Drehposition zu bringen. Es kann dadurch auch bei eckigen Querschnittsformen erreicht werden, dass die Rasthülse beim Weiterverschieben mit ihrem Rastbügel und ihrer Rastzunge selbsttätig in der Öffnung verrastet.
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Schließlich kann die Rasthülse im Schritt b) in die Buchse eingepresst werden, wodurch eine drehfeste Kopplung der Buchse und der Rasthülse auch bei rundem Querschnitt der Rasthülse ermöglicht wird.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung. Dabei zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Rasthülse,
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2 einen Längsschnitt der Rasthülse,
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3a bis 3c Montageschritte der Hülse in das Rohr,
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4 einen Montageschritt der Befestigungsanordnung,
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5 einen Längsschnitt durch die Befestigungsanordnung.
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In 1 ist die erfindungsgemäße Rasthülse 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt, die einen Grundkörper 15 mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, dessen Ecken verrundet sind. Der Grundkörper 15 ist über seine Gesamtlänge hohl und kann daher günstig aus Stangenware hergestellt werden. In seinem Endabschnitt 11 erstreckt sich eine Rastzunge 14 von der Wandung 15' weg.
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So ist die Rastzunge 14 dazu geschaffen, in einer radialen oder auch umfänglichen (in Bezug auf nicht zylindrische Rohre) Öffnung eines Rohres zu verrasten. In dem Endabschnitt 11 liegt ferner eine Ausnehmung bzw. ein Schlitz 12 vor, der sich im Umfangsrichtung U erstreckt. Ein zu der Rastzunge 14 weisender Überstand der Wandung des Grundkörpers 15 bildet dabei einen aufragenden Rastbügel 13. Der Rastbügel 13 ist, wie auch die Rastzunge 14, dazu vorgesehen, in der bestimmten Öffnung des Rohres zu verrasten. Durch Zusammenwirkung der Rastzunge 14 und des Rastbügels 13 kann erreicht werden, dass die Rasthülse 1 in einer formkorrespondierenden Öffnung des Rohres gegen Verschiebung in zwei Richtungen gesichert werden kann.
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2 zeigt die Rasthülse 1 der 1 im Längsschnitt, wobei die Längsmittelebene parallel zu den Seitenflächen geschnitten ist. Es ist hier gut die Form der Schlitzung 12 bzw. Ausnehmung 12 und die aufragende Anordnung des Rastbügels 13 zu erkennen, die bei Herstellung aus einem thermoplastischen Kunststoff einfach durch Verformen oder durch Stanzen/Schneiden einer entsprechenden Aussparung hergestellt werden kann.
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Die 3a bis 3c zeigen den Montageablauf der erfindungsgemäßen Rasthülse 1 in ein Rohr 2, wobei das Rohr 2 in den Figuren in der Längsmittelebene geschnitten ist und die Rasthülse 1 ungeschnitten dargestellt ist.
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Die Rasthülse 1 wird zunächst mit der Rastzunge 14 voraus in ein offenes Rohrende 23 heran und dann hinein geführt, was in 3a gezeigt ist. Die Höhe des Grundkörpers 15 der Rasthülse 1 korrespondiert mit der Innenhöhe/Innendurchmesser des Rohres 2, wodurch erreicht wird, dass bei Ausüben einer Montagekraft (siehe Pfeil M) in Längsrichtung des Rohres 2 zunächst die Rastzunge 14, wie in 3b gezeigt, elastisch einklappt und danach beim weiter Verschieben der Rasthülse 1 in Längsrichtung des Rohres 2 auch der Rastbügel 13 elastisch einklappt (die Bewegungsrichtungen der Rastzunge 14 und des Rastbügels 13 werden durch die Pfeile in 3a angedeutet). Die Rasthülse 1 kann nach dem Einklappen der Rastzunge 14 und des Rastbügels 13 im Inneren des Rohres 2 verschoben werden, wobei eine Verschiebung insbesondere bis zu der Öffnung 22 in der Rohrwand vorgesehen ist, was in 3c zu sehen ist. Da der Außenquerschnitt der Rasthülse 1 mit dem Innenquerschnitt der Öffnung 22 korrespondiert, können die Rastzunge 14 und der Rastbügel 13, sobald die Rasthülse 1 koaxial und auch in einer korrespondierenden Rotationsposition zu der Öffnung 22 vorliegt, aus ihrer umgebogenen Zwangsposition rückfedern und in die Öffnung 22 einklappen bzw. darin verrasten. Hierdurch wir eine formschlüssige Fixierung der Position der Rasthülse 1 in der Ebene erreicht. Die zweite Öffnung 23, die der ersten Öffnung 22 gegenüberliegt und koaxial dazu ausgerichtet ist, hat einen kleineren Öffnungsquerschnitt, der auf den Außenquerschnitt des Grundkörpers 15 der Rasthülse abgestimmt ist, sodass der Grundkörper 15 bzw. dessen Wandung 15' (siehe 1) auf dem Rand 23' der zweiten Öffnung 23 aufliegen kann.
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Die Rasthülse 1 ist insbesondere dazu vorgesehen, als Buchsenhalter bzw. Positionierhilfe bei der Montage einer Buchse 3 (siehe 4) in radialer Richtung in einem Rohr 2 verwendet zu werden. Hierzu wird die Rasthülse 1 vor dem Einschieben in das Rohr 2 in eine Buchse 3 gesteckt, deren Innenquerschnitt spielarm mit dem Außenquerschnitt der Rasthülse 1 korrespondiert, was in 4 gezeigt ist. Auch mit umgebender Buchse 3 kann der Monatgevorgang der Rasthülse 1 in das Rohr 2 entsprechend der in den 3a bis 3c dargestellten Schritten ausgeführt werden.
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Eine Längsschnittansicht der Befestigungsanordnung 10, d. h. des Rohres 2 mit montierter Buchse 3, in der die Rasthülse 1 positioniert ist, ist in 5 gezeigt. Die Höhe der Buchse 3 ist etwas kleiner als der Wandungsabstand bzw. Durchmesser des Rohres 2, wodurch eine spielarme Axialführung der Buchse 3 in dem Rohr 2 erreicht wird. In Zusammenwirkung mit der Rasthülse 1 ergibt sich damit eine Festlegung der Buchse 3 bezüglich der drei translatorischen Freiheitsgrade und durch die rechteckige Form des Buchsenquerschnitts und des Hülsenquerschnitts zusätzlich eine Sperrung des Drehfreiheitsgrads um die Längsachse. Wird noch ein Bolzen, eine Schraube oder ein anderes Befestigungselement mit axialer Vorspannung durch die Öffnungen 22, 23 sowie die Rasthülse 3 geführt, kann auch noch das Axialspiel zwischen der Buchse 3 und der Rohrwandung beseitigt werden.
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Die Montage der Buchse 3 an ihre Position innerhalb des Rohrs 2 koaxial zu den Durchtrittsöffnungen 22, 23 kann unter Verwendung der erfindungsgemäßen Rasthülse 1 verglichen mit bekannten Montagehilfsvorrichtungen, die beispielsweise nur einen Buchsenhalter umfassen, deutlich vereinfacht werden, da der Rastbügel 13 und die Rastzunge 14 sobald sich die Buchse 3 an ihrer vorbestimmten Position befindet, selbsttätig in der ersten Öffnung 22 verrasten. Ferner ist die erfindungsgemäße Rasthülse 1 aus rohrförmigen Halbzeugen wesentlich günstiger herzustellen als ein Halter bekannter Bauart, da weniger Nachbearbeitungsschritte nötig sind und der Materialeinsatz minimiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011078378 A1 [0004]
