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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen zwei miteinander zu verbindenden Bauteilen, umfassend ein Grundelement, welches eine axiale Richtung definiert, ein Ausgleichselement, welches zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen den zu verbindenden Bauteilen relativ zu dem Grundelement bewegbar ist, und ein Sicherungsmittel zur Sicherung des Ausgleichselements gegen eine Bewegung relativ zu dem Grundelement.
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Eine derartige Toleranzausgleichsvorrichtung ist grundsätzlich bekannt und kommt beispielsweise im Fahrzeugbau zum Einsatz, insbesondere wenn es darum geht, zwei Bauteile über einen toleranzbehafteten Fügespalt hinweg miteinander zu verschrauben. Um während des Transports der Toleranzausgleichsvorrichtung zu ihrem Montageort eine unbeabsichtigte Bewegung des Ausgleichselements relativ zu dem Grundelement zu verhindern, welche im schlimmsten Fall zu einer Trennung von Ausgleichselement und Grundelement führen kann, ist die Toleranzausgleichsvorrichtung üblicherweise mit einer Transportsicherung versehen.
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Bei einer bekannten Toleranzausgleichsvorrichtung ist die Transportsicherung derart ausgebildet, dass das Sicherungsmittel durch eine Bewegung des Ausgleichselements zum Toleranzausgleich gelöst wird. Die Lösung der Transportsicherung erfolgt mit anderen Worten gleichzeitig mit der bzw. durch die Ausgleichsbewegung des Ausgleichselements. Dies bedeutet, dass die zur Lösung der Transportsicherung aufzubringende Kraft nicht größer sein darf als die für die Ausgleichsbewegung des Ausgleichselements aufzubringende Kraft mit der Folge, dass die Transportsicherung unter Umständen nicht mehr ausreichend zuverlässig wirken kann, wenn eine vergleichsweise kleine Ausgleichskraft erwünscht ist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Toleranzausgleichsvorrichtung mit einer verbesserten Transportsicherung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass das Sicherungsmittel unabhängig von einer Bewegung des Ausgleichselements relativ zu dem Grundelement lösbar ist.
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Mit anderen Worten erfolgt das Entsichern des Sicherungsmittels also nicht durch eine Bewegung des Ausgleichselements, sondern unabhängig von der Ausgleichsbewegung des Ausgleichselements. Hierdurch kann die zur Lösung des Sicherungsmittels aufzubringende Kraft getrennt von der Kraft optimiert werden, die erforderlich ist, um die Ausgleichsbewegung durchzuführen. Im Ergebnis lässt sich das Ausgleichselement während des Transports der Toleranzausgleichsvorrichtung also in optimaler Weise an dem Grundelement sichern, ohne dass die Funktionalität des Toleranzausgleichs, insbesondere die für den Toleranzausgleich aufzubringende Kraft, hierdurch negativ beeinflusst wird.
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Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Sicherungsmittel mit dem Ausgleichselement reibschlüssig und/oder formschlüssig verbunden und im gesicherten Zustand steht es außerdem mit dem Grundelement reibschlüssig und/oder formschlüssig in Eingriff. Zur Lösung der Transportsicherung sind das Sicherungsmittel und das Grundelement außer Eingriff bringbar, um eine Ausgleichsbewegung des Ausgleichselements relativ zu dem Grundelement zu ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das Grundelement und das Ausgleichselement jeweils hohlzylindrisch ausgebildet, wobei das Ausgleichselement mit dem Grundelement in Gewindeeingriff steht und bei gelöstem Sicherungsmittel zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen den zu verbindenden Bauteilen relativ zu dem Grundelement verdrehbar ist. Durch Verdrehung des Ausgleichselements relativ zu dem Grundelement ist das Ausgleichselement mit anderen Worten also in axialer Richtung zu dem Grundelement bewegbar, z.B. aus diesem herausfahrbar.
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Bevorzugt ist das Sicherungsmittel durch ein Schraubelement lösbar, welches zur Verschraubung der Bauteile durch das Grundelement und das Ausgleichselement hindurchführbar ist. Das Schraubelement erfüllt mit anderen Worten also eine Doppelfunktion, indem es nicht nur zur Verschraubung der zu verbindenden Bauteile, sondern auch zur Lösung der Transportsicherung dient. Da die Entsicherung des Sicherungsmittels ohne das Schraubelement kaum möglich ist, ist eine unbeabsichtigte Lösung der Transportsicherung praktisch ausgeschlossen.
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Besonders bevorzugt erfolgt das Lösen des Sicherungsmittels beim Hindurchführen des Schraubelements durch das Grundelement und das Ausgleichselement. Dies ist insofern von Vorteil, als das Schraubelement zum Verbinden der Bauteile ohnehin durch das Grundelement und das Ausgleichselement hindurchgeführt werden muss und die Transportsicherung somit bereits bei der üblichen Vormontage der Toleranzausgleichsvorrichtung automatisch gelöst wird, so dass die vormontierte Toleranzausgleichsvorrichtung ohne weitere Maßnahmen für den beabsichtigten Toleranzausgleich zur Verfügung steht. Vorzugsweise kann das Sicherungsmittel beim Entfernen des Schraubelements auch wieder „aktiviert“ werden, d.h. nach Entfernung des Schraubelements ist die Toleranzausgleichsvorrichtung wieder in ihren gesicherten Zustand zurückversetzt.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Sicherungsmittel so ausgebildet, dass es mit dem hindurchgeführten Schraubelement in reibschlüssiger Verbindung steht, um eine Drehbewegung des Schraubelements an das Ausgleichselement zu übertragen. Auch das Sicherungsmittel erfüllt hierbei also eine Doppelfunktion, nämlich zum einen die Sicherung des Ausgleichselements und zum anderen die Übertragung der Drehbewegung des Schraubelements an das Ausgleichselement im entsicherten Zustand. Ein separater Mitnehmer zwischen Schraubelement und Ausgleichselement kann auf diese Weise eingespart werden. Die reibschlüssige Verbindung zwischen Schraubelement und Sicherungsmittel ist bevorzugt derart ausgebildet, dass durch das Sicherungsmittel ein vorbestimmtes maximales Drehmoment des Schraubelements übertragbar ist, so dass die Ausgleichsbewegung stoppt, sobald das Ausgleichselement und das Grundelement an den zu verbindenden Bauteilen anliegen.
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Vorteilhafterweise umfasst das Ausgleichselement eine Aussparung, durch welche sich das Sicherungsmittel zu dem Grundelement hin erstreckt. Die Größe der Aussparung ist bevorzugt an die Gestalt des Sicherungsmittels angepasst.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Sicherungsmittel eine Schraubenfeder aus gewickeltem Federdraht, deren Achse im Wesentlichen koaxial mit dem Grundelement verläuft und die zumindest bereichsweise an einer Innenseite des Ausgleichselements anliegt, wobei ein Endabschnitt des Federdrahts im Wesentlichen tangential von der Schraubenfeder absteht. Der Endabschnitt kann sich beispielsweise durch eine Aussparung des Ausgleichselements hindurch erstrecken und im gesicherten Zustand mit dem Grundelement in Eingriff stehen. Des Weiteren kann der Endabschnitt an dem Grundelement anliegen und eine Reibungskraft erzeugen, die eine Bewegung des Grundelements relativ zu der Schraubenfeder verhindert oder zumindest erschwert. Gleiches wird erreicht, wenn der Endabschnitt des Federdrahts in eine Bohrung oder Aussparung des Grundelements hineinragt. Liegt zusätzlich die Schraubenfeder zumindest annähernd drehfest an der Innenseite des Ausgleichselements an, ist eine unbeabsichtigte Relativbewegung zwischen Ausgleichselement und Grundelement im gesicherten Zustand weitgehend ausgeschlossen.
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Zur Montage der Schraubenfeder im Inneren des Ausgleichselements kann der Außendurchmesser der Schraubenfeder durch Verdrehen verkleinert und die Schraubenfeder in das Innere des Ausgleichselements eingebracht werden. Nach der Freigabe der Schraubenfeder im Inneren des Ausgleichselements entspannt sich diese und legt sich fest an die Innenseite des Ausgleichselements an.
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Gemäß einer Variante verläuft der Endabschnitt des Federdrahts bereichsweise als Sekante der Schraubenfeder. Der Endabschnitt verläuft mit anderen Worten quer zur Achse der Schraubenfeder durch einen Innenraum der Schraubenfeder. Beim Hindurchführen eines Schraubelements durch das Ausgleichselement und damit durch die Schraubenfeder wird der die Sekante bildende Endabschnitt durch das Schraubelement radial weggedrückt, wodurch der Endabschnitt und das Grundelement außer Eingriff gebracht werden, um eine Ausgleichsbewegung des Ausgleichselements zu erlauben.
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Gemäß einer alternativen Variante verjüngt sich der Innendurchmesser der Schraubenfeder, insbesondere im Bereich des Endabschnitts. Beim Hindurchführen des Schraubelements durch die Schraubenfeder werden der verjüngte Bereich durch das Schraubelement aufgeweitet und der Endabschnitt und das Grundelement außer Eingriff gebracht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Sicherungsmittel einen um eine Drehachse verdrehbaren zweiseitigen Hebel mit zwei Hebelabschnitten, von denen der eine im gesicherten Zustand mit dem Grundelement in Eingriff steht und der andere betätigbar ist, insbesondere durch ein zur Verschraubung der Bauteile vorgesehenes Schraubelement, um den einen Hebelabschnitt und das Grundelement außer Eingriff zu bringen. Das Sicherungsmittel ist in diesem Fall also nach Art einer Wippe aufgebaut.
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Bevorzugt erstreckt sich die Drehachse senkrecht zu der axialen Richtung. Dabei kann der Hebel in einer Ebene liegen, die sich im Wesentlichen parallel zu der axialen Richtung erstreckt, oder er kann in einer Ebene liegen, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der axialen Richtung erstreckt. Bevorzugt sind zwei Hebel auf gegenüberliegenden Seiten des Ausgleichselements vorgesehen. Durch diese Redundanz ist das Ausgleichselement doppelt gegen eine unbeabsichtigte Bewegung relativ zu dem Grundelement gesichert.
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Des Weiteren können die Hebelabschnitte Vorsprünge oder Fortsätze umfassen, die im gesicherten Zustand mit dem Grundelement in Eingriff stehen und das Grundelement gegen Verdrehen sichern. Beispielsweise kann das Sicherungsmittel einen sich senkrecht zu der axialen Richtung erstreckenden Kragen umfassen, aus dessen äußerem Rand die Vorsprünge hervorgehen. Aus einem inneren Rand des Kragens können dagegen Hebelabschnitte hervorgehen, die einem hindurchgeführten Schraubelement zugewandt und durch das Schraubelement betätigbar sind. Durch Betätigung der inneren Hebelabschnitte sind die äußeren Vorsprünge und das Grundelement über den Wippenmechanismus außer Eingriff bringbar.
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Des Weiteren kann das Sicherungsmittel hohlzylindrisch ausgebildet sein und Sicherungsvorsprünge zur Sicherung des Sicherungsmittels in dem Ausgleichselement gegen eine axiale Bewegung des Sicherungsmittels relativ zu dem Ausgleichselement umfassen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Sicherungsmittel zumindest einen sich in einer zur axialen Richtung senkrechten Ebene erstreckenden Sicherungsabschnitt, welcher zum Lösen des Sicherungsmittels radial verschiebbar ist. Der Sicherungsabschnitt kann einstückig mit einem konischen Abschnitt des Sicherungsmittels ausgebildet sein, welcher beim Hindurchführen eines Schraubelements radial nach außen gedrückt wird, um den Sicherungsabschnitt radial zu verschieben. An einem Ende des Sicherungsabschnitts kann zudem eine Verriegelungsfortsatz vorgesehen sein, die mit dem Grundelement im gesicherten Zustand in Eingriff steht. Durch die radiale Verschiebung können die Verriegelungsfortsatz und das Grundelement außer Eingriff gebracht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Sicherungsmittel einen gegen eine axiale Bewegung relativ zu dem Ausgleichselement gesicherten ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt, der, insbesondere durch ein zur Verschraubung der Bauteile vorgesehenes Schraubelement, in axialer Richtung von dem ersten Abschnitt weg bewegbar ist, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt durch mindestens ein Paar von Gelenkarmen miteinander verbunden sind. Im gesicherten Zustand können der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt einen ersten axialen Abstand zueinander aufweisen, der derart gering gewählt ist, dass die Gelenkarme angewinkelt sind und mit dem Grundelement reib- und/oder formschlüssig in Eingriff stehen. Beim Hindurchführen eines Schraubelements durch das Sicherungsmittel wird die Position des ersten Abschnitts nicht verändert, der zweite Abschnitt durch das Schraubelement jedoch von dem ersten Abschnitt axial weggeschoben und der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt vergrößert. Dadurch werden die Gelenkarme soweit gestreckt, dass die Gelenkarme und das Grundelement außer Eingriff gebracht werden, um eine Relativbewegung von Grundelement und Ausgleichselement zu ermöglichen. Der erste und zweite Abschnitt sind bevorzugt jeweils als Ringabschnitte ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Sicherungsmittel eine oval oder elliptisch geformte offene Klammer mit zwei freien Enden, wobei wenigstens eines der freien Enden im gesicherten Zustand mit dem Grundelement in Eingriff steht und durch Aufweiten der Klammer, insbesondere durch ein zur Verschraubung der Bauteile vorgesehenes Schraubelement, mit dem Grundelement außer Eingriff bringbar ist. Die freien Enden sind bevorzugt in einem Bereich eines der Hauptscheitel der ovalen oder elliptischen Klammer angeordnet, so dass sich die freien Enden beim Aufweiten der Klammer durch das Schraubelement von dem Grundelement entfernen und damit außer Eingriff gelangen.
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Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand möglicher Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 Eine Toleranzausgleichsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in (a) Seitenansicht, (b) perspektivischer Ansicht von unten und (c) seitlicher Schnittansicht sowie eine erste Ausführungsform eines Sicherungsmittels in (d) Seitenansicht, (e) perspektivischer Ansicht von unten und (f) Ansicht von oben;
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2 Eine Toleranzausgleichsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in (a) Seitenansicht, (b) perspektivischer Ansicht von unten und (c) seitlicher Schnittansicht sowie eine zweite Ausführungsform eines Sicherungsmittels in (d) Seitenansicht, (e) perspektivischer Ansicht von oben und (f) Ansicht von oben;
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3 Eine Toleranzausgleichsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung in (a) Seitenansicht, (b) perspektivischer Ansicht von unten und (c) seitlicher Schnittansicht sowie eine dritte Ausführungsform eines Sicherungsmittels in (d) Seitenansicht, (e) perspektivischer Ansicht von oben und (f) Ansicht von oben;
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4 Eine Toleranzausgleichsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung in (a) Seitenansicht, (b) perspektivischer Ansicht von unten und (c) seitlicher Schnittansicht sowie eine vierte Ausführungsform eines Sicherungsmittels in (d) Seitenansicht, (e) perspektivischer Ansicht von oben und (f) Ansicht von oben;
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5 Eine Toleranzausgleichsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung in (a) Seitenansicht, (b) perspektivischer Ansicht von unten und (c) seitlicher Schnittansicht sowie eine fünfte Ausführungsform eines Sicherungsmittels in (d) Seitenansicht, (e) perspektivischer Ansicht von oben und (f) Ansicht von oben;
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6 Eine Toleranzausgleichsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung in (a) Seitenansicht, (b) perspektivischer Ansicht von unten und (c) seitlicher Schnittansicht sowie eine sechste Ausführungsform eines Sicherungsmittels in (d) Seitenansicht, (e) perspektivischer Ansicht von oben und (f) Ansicht von oben;
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7 Eine Toleranzausgleichsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung in (a) Seitenansicht, (b) perspektivischer Ansicht von unten und (c) seitlicher Schnittansicht sowie eine siebte Ausführungsform eines Sicherungsmittels in (d) Seitenansicht, (e) in perspektivischer Ansicht von oben und (f) Ansicht von oben.
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In 1a bis 1c ist eine erste Ausführungsform einer Toleranzausgleichsvorrichtung 10 zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen einem (nicht gezeigten) ersten Bauteil und einem (nicht gezeigten) zweiten Bauteil dargestellt.
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Die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Längsmittelachse 13 ausgebildet, welche eine axiale Richtung definiert, und umfasst ein Ausgleichselement 12, welches hohlzylindrisch ausgebildet ist und an seinem oberen Ende einen Anlagering 11 aufweist, der nach erfolgtem Toleranzausgleich an dem zweiten Bauteil anliegt. Das Ausgleichselement 12 weist an seiner Außenseite ein Außengewinde 14 auf, welches mit einem Innengewinde 16 eines Grundelements 18 in Gewindeeingriff steht. Das Grundelement 18 ist ebenfalls hohlzylindrisch ausgebildet. Die mit Gewinde versehenen hohlzylindrischen Abschnitte des Ausgleichselements 12 und des Grundelements 18 sind in axialer Richtung etwa gleich lang ausgebildet.
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Ein Befestigungsring 20 ist im Bereich eines unteren Endes des Grundelements 18 fest an diesem angebracht. Aus dem Befestigungsring 20 gehen zwei Vormontageklipse 22 hervor, mit denen die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 an dem ersten Bauteil befestigbar ist.
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In diesem Kontext wird das im Bereich des Anlagerings 11 befindliche Ende der Toleranzausgleichsvorrichtung 10 als oberes Ende bzw. als oben und das im Bereich des Befestigungsrings 20 liegende Ende als unteres Ende bzw. unten bezeichnet.
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In dem Ausgleichselement 12 ist eine Schraubenfeder 24 angeordnet, die sich an der Innenseite des Ausgleichselements 12 abstützt. Die in 1d bis 1f detaillierter dargestellte Schraubenfeder 24 ist aus einem gewickelten Federdraht geformt. Die Achse der Schraubenfeder 24 fällt mit der Längsmittelachse 13 zusammen.
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Die Schraubenfeder 24 weist einen oberen Abschnitt 26 mit einem ersten Durchmesser auf, der an den Durchmesser eines hindurchzuführenden Schraubelements (nicht gezeigt) angepasst ist, sowie einen unteren Abschnitt 28 mit einem zweiten Durchmesser, der größer als der erste Durchmesser ist. Auf den unteren Abschnitt 28 folgt ein unterer Endabschnitt 30 des Federdrahts, der sich tangential von der Schraubenfeder 24 weg erstreckt. Der Endabschnitt 30 ist durch einen sich in axialer Richtung erstreckenden axialen Abschnitt 32 und einen Sekantenabschnitt 34 (1f) an den unteren Abschnitt 28 angebunden. Der Sekantenabschnitt 34 verläuft teilweise durch den Innenraum der Schraubenfeder 24 und bildet mit dem unteren Endabschnitt 30 einen Winkel zwischen 40° und 60°.
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In dem Ausgleichselement 12 ist eine Aussparung 36 ausgebildet, durch welche sich der Endabschnitt 30 zur Sicherung des Ausgleichselements 12 gegen eine Verdrehung relativ zu dem Grundelement 18 bis an eine Innenseite des Grundelements 18 erstreckt (1b).
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Im gesicherten Zustand der Toleranzausgleichsvorrichtung 10, beispielsweise während ihres Transports, liegt die Schraubenfeder 24 insbesondere mit dem unteren Abschnitt 28 an der Innenseite des Ausgleichselements 12 an (1c), wodurch die Schraubenfeder 24 und das Ausgleichselement 12 reibschlüssig miteinander verbunden sind. Der Endabschnitt 30 der Schraubenfeder 24 ragt durch die Aussparung 36 und drückt gegen das Grundelement 18, um eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Schraubenfeder 24 und dem Grundelement 18 herzustellen. In diesem gesicherten Zustand sind das Ausgleichselement 12 und das Grundelement 18 mittels der Schraubenfeder 24 folglich gegen eine Verdrehung relativ zueinander gesichert.
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Wird die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 verwendungsgemäß montiert, so wird sie mittels der Vormontageklipse 22 zunächst an dem ersten Bauteil befestigt, indem die Vormontageklipse 22 in geeigneten Aussparungen des ersten Bauteils verrastet werden. Darüber wird sodann das zweite Bauteil angeordnet.
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Anschließend wird ein Schraubelement durch eine Öffnung des zweiten Bauteils, die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 und eine Öffnung des ersten Bauteils hindurch geführt. Beim Hindurchführen des Schraubelements durch die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 wird der Sekantenabschnitt 34 der Schraubenfeder 24 von dem Schraubelement radial aus dem Innenraum der Schraubenfeder 24 derart herausgedrängt, dass der Endabschnitt 30 und das Grundelement 18 außer Eingriff gebracht werden. Die reibschlüssige Verbindung zwischen dem Endabschnitt 30 und dem Grundelement 18 wird somit aufgehoben. In diesem Zustand, der auch als entsicherter Zustand bezeichnet wird, kann nun eine Verdrehung des Ausgleichselements 12 relativ zu dem Grundelement 18, d.h. also eine Ausgleichsbewegung des Ausgleichselements 12, erfolgen.
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Wird das Schraubelement zur Verschraubung der Bauteile verdreht, so wird die Drehung des Schraubelements durch die Schraubenfeder 24 derart an das Ausgleichselement 12 übertragen, dass sich das Ausgleichselement 12 in axialer Richtung aus dem Grundelement 18 heraus bewegt.
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Sobald das Ausgleichselement 12 soweit aus dem Grundelement 18 herausgefahren ist, dass der Anlagering 11 an dem zweiten Bauteil anliegt, übersteigt das durch Reibung erzeugte Drehmoment zwischen dem zweiten Bauteil und dem Anlagering 11 das von der Schraubenfeder 24 übertragbare Drehmoment und das Ausgleichselement 12 wird nicht weiter aus dem Grundelement 18 herausgedreht. Das Ausgleichselement 12 hat somit eine Position eingenommen, welche als Ausgleichsposition bezeichnet wird. Eine bestehende Toleranz zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil ist somit ausgeglichen. Mittels eines auf das Schraubelement aufschraubbaren Mutternelements lassen sich das erste und zweite Bauteil nun fest miteinander verbinden.
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Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen entsprechen der ersten Ausführungsform funktional und unterscheiden sich auch baulich nur in der Ausbildung der Transportsicherung, insbesondere in der Ausbildung des Sicherungsmittels und gegebenenfalls des Ausgleichselements 12.
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Die in 2 gezeigte zweite Ausführungsform einer Toleranzausgleichsvorrichtung 10 (2a–2c) unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform darin, dass der untere Abschnitt 26 der Schraubenfeder 24, aus dem der untere Endabschnitt 30 hervorgeht, einen geringeren Durchmesser aufweist als der obere Abschnitt 28 (2d–2f). Die Schraubenfeder 24 gemäß der zweiten Ausführungsform weist zudem keinen axialen Abschnitt 32 und keinen Sekantenabschnitt 34 auf.
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Der Durchmesser des unteren Abschnitts 26 ist geringfügig kleiner ausgebildet als der Durchmesser des Schraubelements, so dass der untere Abschnitt 26 der Schraubenfeder 24 durch das eingeführte Schraubelement aufgeweitet wird, wodurch der Endabschnitt 30 und das Grundelement 18 außer Eingriff gebracht werden. Auch hier wird die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 also beim Hindurchführen des Schraubelements durch die Schraubenfeder 24 von dem gesicherten Zustand in den entsicherten Zustand überführt.
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In 3 ist eine dritte Ausführungsform einer Toleranzausgleichsvorrichtung 10 gezeigt (3a–3c), bei welcher das Sicherungsmittel 38 gewissermaßen hutförmig ausgebildet ist (3d–3f). Das Sicherungsmittel 38 weist einen hohlzylindrischen Abschnitt 40 auf, dessen Außendurchmesser an den Innendurchmesser des Ausgleichselements 12 angepasst ist, so dass es reibschlüssig mit diesem in Eingriff steht. An der Außenseite des hohlzylindrischen Abschnitts 40 sind Sicherungsvorsprünge 42 angeordnet, welche mit einer umlaufenden Schulter 43 des Ausgleichselements 12 zusammenwirken, um das Sicherungsmittel 38 vor einer axialen Verschiebung nach unten aus dem Ausgleichselement 12 heraus zu sichern.
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Ein sich in einer senkrecht zu der Längsmittelachse 13 erstreckenden Ebene ausgebildeter ringförmiger Kragen 44 ist am unteren Ende des hohlzylindrischen Abschnitts 40 an diesen angeformt und bildet gewissermaßen eine Krempe des Sicherungsmittels 38.
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Zwei Öffnungen 45 sind angrenzend an den Kragen 44 auf gegenüberliegenden Seiten des hohlzylindrischen Abschnitts 40 ausgebildet. Durch diese Öffnungen 45 erstreckt sich jeweils ein aus dem Kragen 44 hervorgehender innerer, nach unten umgebogener Vorsprung 46 in das Innere des Sicherungsmittels 38 hinein. Am äußeren Rand des Kragens 44 gehen jeweils gegenüberliegend zu den inneren Vorsprüngen 46 äußere, sich nach oben erstreckende Vorsprünge 48 aus dem Kragen hervor. Die inneren Vorsprünge 46 weisen im gesicherten Zustand einen Abstand zueinander auf, der kleiner als der Durchmesser eines hindurchzuführenden Schraubelements ist.
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Im gesicherten Zustand der Toleranzausgleichsvorrichtung 10 liegt der Kragen 44 an der Unterseite des Ausgleichselements 12 an, wobei die äußeren Vorsprünge 48 mit der Innenseite des Grundelements 18 reibschlüssig in Eingriff stehen, um eine Verdrehung des Ausgleichselements 12 relativ zu dem Grundelement 18 zu verhindern.
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Der Kragen 44 verfügt über eine gewisse Flexibilität, wodurch ein innerer Vorsprung 46 und sein zugehöriger äußerer Vorsprung 48 jeweils Enden der Hebelabschnitte eines zweiseitigen Hebels bilden, welcher um eine Drehachse drehen kann, die zu einer zum Kragen 44 tangentialen und zur Längsmittelachse 13 senkrechten Achse parallel nach innen versetzt ist und durch den Kragen 44 verläuft.
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Wird ein Schraubelement durch die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 und damit durch das Sicherungsmittel 38 hindurch geführt, drückt das Schraubelement die inneren Vorsprünge 46 jeweils von der Längsmittelachse 13 nach unten außen weg, wodurch sich die äußeren Vorsprünge 48 nach Art einer Wippe umgekehrt nach oben innen bewegen und von dem Grundelement 18 lösen, um nachfolgend eine Verdrehung des Ausgleichselements 12 relativ zu dem Grundelement 18 zu ermöglichen.
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4 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Toleranzausgleichsvorrichtung 10 (4a–4c) mit einem ebenfalls hutförmig ausgebildeten Sicherungsmittel 50 (4d–4f). Das Sicherungsmittel 50 dieser Ausführungsform umfasst einen hohlringförmigen und sich nach unten leicht konisch verjüngenden Abschnitt 52, der koaxial in dem Ausgleichselement 12 angeordnet ist, reibschlüssig mit diesem in Eingriff steht und durch Sicherungsvorsprünge 54, welche mit einer umlaufenden Schulter 55 des Ausgleichselements 12 zusammenwirken, gegen eine axiale Verschiebung nach unten aus dem Ausgleichselement 12 heraus gesichert ist.
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Der konische Abschnitt 52 umfasst zwei sich annähernd axial erstreckende Zungen 56, die im Bereich ihrer unteren freien Enden leicht in den Innenraum des konischen Abschnitts 52 hineinragen (4f). Der Abstand der Zungen 56 zueinander ist im gesicherten Zustand kleiner als der Durchmesser eines durch das Sicherungsmittel 50 hindurchzuführenden Schraubelements.
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Aus einer der Zungen 56 geht ein Sicherungsabschnitt 58 hervor (4d), welcher sich in einer zur Längsmittelachse 13 senkrechten Ebene ringförmig erstreckt und gewissermaßen eine Krempe des Sicherungsmittel 50 bildet. Die durch den Sicherungsabschnitt 58 definierte Ringöffnung 59 ist mit dem konischen Abschnitt 52 zumindest annähernd koaxial angeordnet und ihr Innendurchmesser entspricht etwa dem maximalen Innendurchmesser des konischen Abschnitts 52. Aus dem Sicherungsabschnitt 58 geht ein sich radial erstreckender Verriegelungsfortsatz 60 hervor, und zwar entgegengesetzt zu der Stelle, an welcher der Sicherungsabschnitt 58 aus der Zunge 56 hervorgeht. Im gesicherten Zustand steht der Verriegelungsfortsatz 60 mit der Innenwand des Grundelements 18 reibschlüssig in Eingriff. Gleichzeitig liegt der ringförmige Sicherungsabschnitt 58 am unteren Ende des Ausgleichselements 12 an.
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Beim Hindurchführen eines Schraubelements durch die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 und damit durch das Sicherungsmittel 50 drückt das Schraubelement die Zungen 56 radial auseinander, wodurch der Sicherungsabschnitt 58 radial verschoben wird und der Verriegelungsfortsatz 60 und das Grundelement 18 außer Eingriff gebracht werden, um eine Verdrehung des Ausgleichselements 12 relativ zu dem Grundelement 18 zu ermöglichen.
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5 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer Toleranzausgleichsvorrichtung 10 (5a–5c) mit einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Sicherungsmittel 62 (5d–5f), welches in dem Ausgleichselement 12 angeordnet ist und zumindest bereichsweise mit diesem reibschlüssig in Eingriff steht. Mittels Sicherungsvorsprüngen 64, welche mit einer umlaufenden Schulter 65 des Ausgleichselements 12 zusammenwirken, ist das Sicherungsmittel 62 gegen eine axiale Verschiebung nach unten aus dem Ausgleichselement 12 heraus gesichert.
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Zwei Wippen 66 erstrecken sich im Wesentlichen in axialer Richtung auf gegenüberliegenden Seiten des Sicherungsmittels 32. Jede Wippe 66 weist einen oberen Hebelabschnitt 68 auf, der leicht in das Innere des Sicherungsmittels 62 hinein geneigt und in einem freien oberen Endbereich nach außen abgewinkelt ist. Der minimale Abstand zwischen den oberen Hebelabschnitten 68 ist im gesicherten Zustand kleiner als der Durchmesser eines durch das Sicherungsmittel 62 hindurchzuführenden Schraubelements. Ein unterer Hebelabschnitt 70 jeder Wippe 66 erstreckt sich von der Längsmittelachse 13 weg leicht nach außen. Am freien unteren Ende jedes unteren Hebelabschnitts 70 geht ein sich radial nach außen erstreckender Verriegelungsfortsatz 72 aus dem Hebelabschnitt 70 hervor, der im gesicherten Zustand mit dem Grundelement 18 in Eingriff steht, um eine unbeabsichtigte Verdrehung des Ausgleichselements 12 relativ zu dem Grundelement 18 zu verhindern.
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Jedes Paar von oberen und unteren Hebelabschnitten 68, 70 ist über Stege 73 in das Sicherungsmittel 62 integriert, welche senkrecht zur Längsmittelachse 13 orientierte Drehachsen 74 für die durch die Hebelabschnitte 68, 70 gebildeten Hebel bzw. Wippen definieren.
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Beim Hindurchführen eines Schraubelements durch die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 und damit durch das Sicherungsmittel 62 drückt das Schraubelement die oberen Hebelabschnitte 68 nach außen, wodurch die unteren Hebelabschnitte 70 und damit die Verriegelungsfortsätze 72 nach innen bewegt und von dem Grundelement 18 gelöst werden. Die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 ist nunmehr entsichert, und eine durch das Schraubelement über das Sicherungsmittel 62 an das Ausgleichelement 12 übertragene Drehbewegung ermöglicht eine Ausgleichsbewegung des Ausgleichselements 12 relativ zu dem Grundelement 18.
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In 6 ist eine sechste Ausführungsform einer Toleranzausgleichsvorrichtung 10 gezeigt (6a–6c). Das Ausgleichselement 12 dieser Toleranzausgleichsvorrichtung 10 weist zwei gegenüberliegende, sich axial erstreckende und nach unten offene Aussparungen 75 auf, die einen Durchgriff zu dem Grundelement 18 gestatten. In einem in axialer Richtung gesehen mittleren Bereich des Ausgleichselements 12 ist ferner eine umlaufende Schulter 76 an der Innenseite des Ausgleichselements 12 ausgebildet.
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Im Inneren des Ausgleichselements 12 ist ein hohlzylindrisches Sicherungsmittel 78 angeordnet, welches einen ringförmigen oberen Abschnitt 82 und einen unteren Abschnitt 86 in Form eines geschlitzten Ringes umfasst, die durch zwei einander gegenüberliegende Paare von Gelenkarmen 80 miteinander verbunden sind, welche in die Aussparungen 75 eingreifen (6b).
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Der obere Abschnitt 82 umfasst einen umlaufenden Anlagekragen 84, der auf der Schulter 76 des Ausgleichselements 12 aufsitzt, um eine axiale Verschiebung des Sicherungsmittels 78 nach unten aus dem Ausgleichselement 12 heraus zu verhindern.
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Der untere Abschnitt 86 weist ein teilringförmiges Segment 88 auf, welches einen Spalt 90 umfasst, durch den der untere Abschnitt 86 reversibel aufweitbar ist. Der Durchmesser des unteren Abschnitts 86 ist kleiner als der Durchmesser des oberen Abschnitts 82. Außerdem ist der Durchmesser des unteren Abschnitts 86 derart gewählt, dass ein hindurchgeführtes Schraubelement eine reibschlüssige Verbindung mit dem unteren Abschnitt 86 eingeht.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Reibschluss zwischen dem hindurchgeführten Schraubelement und dem Sicherungsmittel 78 auch im Bereich des oberen Abschnitts 82 liegen, insbesondere unterhalb des Anlagekragens 84.
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Im gesicherten Zustand der Toleranzausgleichsvorrichtung 10 weisen der obere und der untere Abschnitt 82, 86 des Sicherungsmittels 78 einen minimalen Abstand zueinander auf, und die Paare von Gelenkarmen 80 sind maximal angewinkelt (6d). Die angewinkelten Gelenkarme 80 erstrecken sich in diesem gesicherten Zustand durch die Aussparungen 75 hindurch bis zu dem Grundelement 18 und stehen reibschlüssig mit diesem in Eingriff, um eine unbeabsichtigte Verdrehung des Ausgleichselements 12 relativ zu dem Grundelement 18 zu verhindern. Zur Erhöhung der Reibung zwischen den Gelenkarmen 80 und dem Grundelement 18 weisen die Gelenkarme 80 an ihren Gelenken zusätzliche Vorsprünge 92 auf, die im gesicherten Zustand an dem Grundelement 18 anliegen.
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Bei Hindurchführen eines Schraubelements durch die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 gerät das Schraubelement in reibschlüssigen Eingriff mit dem geschlitzten zweiten Abschnitt 86 des Sicherungsmittels 78 und schiebt diesen in axialer Richtung von dem ersten Abschnitt 82 weg. Durch diese Verschiebung des zweiten Abschnitts 86 nach unten werden die Gelenkarme 80 gestreckt und somit von dem Grundelement 18 gelöst, d.h. die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 wird entsichert, um eine Verdrehung des Ausgleichselements 12 relativ zu dem Grundelement 18 zu ermöglichen.
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Gleichzeitig wird das teilringförmige Segment 88 durch das Schraubelement aufgeweitet und mit der Innenseite des Ausgleichselements 12 reibschlüssig in Eingriff gebracht, was zusätzlich zu den in die Aussparungen 75 des Ausgleichselements 12 eingreifenden Gelenkarmen 80 dazu beiträgt, ein durch das Schraubelement ausgeübtes Drehmoment an das Ausgleichselements 12 zu übertragen.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein durch das Schraubelement ausgeübtes Drehmoment auch mittels einer reibschlüssigen Verbindung im Bereich des oberen Abschnitts 82 an das Ausgleichselement 12 übertragen werden.
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Eine siebte Ausführungsform einer Toleranzausgleichsvorrichtung 10 ist in 7 gezeigt. Das Ausgleichselement 12 dieser Ausführungsform umfasst eine Aussparung 94 in einem unteren Bereich des Ausgleichselements 12. In dem Ausgleichselement 12 ist eine oval oder elliptisch geformte offene Klammer 96 angeordnet, deren einer Scheitelabschnitt erhöhter Krümmung, d.h. einer der Hauptscheitel, in die Aussparung 94 hinein ragt.
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Alternativ kann das Ausgleichselement 12 auch über zwei einander gegenüberliegende Aussparungen 94 verfügen, wobei jeweils ein Hauptscheitel der Klammer 96 in eine Aussparung hinein ragt.
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Die Klammer 96 (7d–7f) ist aus einem Federstahl gebildet und umfasst ein erstes Ende 98 sowie ein zweites Ende 100, wobei sowohl das erste Ende 98 als auch das zweite Ende 100 jeweils einen etwa radial verlaufenden Fortsatz aufweisen. Genauer gesagt erstrecken sich der Fortsatz des ersten Endes 98 und der Fortsatz des zweiten Endes 100 im Wesentlichen parallel zueinander, wobei der Fortsatz des ersten Endes 98 länger ausgebildet ist als der Fortsatz des zweiten Endes 100. Die Länge des Fortsatzes des ersten Endes 98 ist konkret so gewählt, dass der Fortsatz des ersten Endes 98 sich durch die Aussparung 94 hindurch erstreckt und im gesicherten Zustand der Toleranzausgleichsvorrichtung 10 mit dem Grundelement 18 reibschlüssig in Eingriff steht.
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Die Länge der Nebenachse der ovalen oder elliptischen Klammer 96 ist geringer als der Durchmesser eines zur Verschraubung der Bauteile vorgesehenen Schraubelements, so dass die Klammer 96 beim Hindurchführen des Schraubelements durch die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 in Richtung der Nebenachse aufgeweitet wird, wodurch sich die Länge der Klammer 96 in Richtung der Hauptachse reduziert. Durch diese Verkürzung der Klammer 96 entlang der Hauptachse wird der Fortsatz des ersten freien Endes 98 in das Innere des Ausgleichselements 12 zurückgezogen und von dem Grundelement 18 gelöst. Durch das Hindurchführen des Schraubelements durch die Klammer 96 wird die Toleranzausgleichsvorrichtung 10 also entsichert. Gleichzeitig wird durch die Klammer 96 eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Schraubelement und dem Ausgleichselement 12 hergestellt, welche die Drehmomentübertragung von dem Schraubelement an das Ausgleichselement 12 ermöglicht, so dass durch eine Verdrehung des Schraubelements die gewünschte Ausgleichsbewegung des Ausgleichselements 12 relativ zu dem Grundelement 18 herbeiführbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Toleranzausgleichsvorrichtung
- 11
- Anlagering
- 12
- Ausgleichselement
- 13
- Längsmittelachse
- 14
- Außengewinde
- 16
- Innengewinde
- 18
- Grundelement
- 20
- Befestigungsring
- 22
- Vormontageklips
- 24
- Schraubenfeder
- 26
- oberer Abschnitt
- 28
- unterer Abschnitt
- 30
- Endabschnitt
- 31
- axialer Abschnitt
- 34
- Sekantenabschnitt
- 36
- Aussparung
- 38
- Sicherungsmittel
- 40
- hohlzylindrischer Abschnitt
- 42
- Sicherungsvorsprung
- 43
- Schulter
- 44
- Kragen
- 45
- Öffnung
- 46
- Vorsprung
- 48
- Vorsprung
- 50
- Sicherungsmittel
- 52
- konischer Abschnitt
- 54
- Sicherungsvorsprung
- 55
- Schulter
- 56
- Zunge
- 58
- Sicherungsabschnitt
- 59
- Ringöffnung
- 60
- Verriegelungsfortsatz
- 62
- Sicherungsmittel
- 64
- Sicherungsvorsprung
- 65
- Schulter
- 66
- Wippe
- 68
- erster Hebelabschnitt
- 70
- zweiter Hebelabschnitt
- 72
- Verriegelungsfortsatz
- 73
- Steg
- 74
- Drehachse
- 75
- Aussparung
- 76
- Schulter
- 78
- Sicherungsmittel
- 80
- Gelenkarm
- 82
- oberer Abschnitt
- 84
- Anlagekragen
- 86
- unterer Abschnitt
- 88
- Segment
- 90
- Spalt
- 92
- Vorsprung
- 94
- Aussparung
- 96
- Klammer
- 98
- erstes Ende
- 100
- zweites Ende