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Die Erfindung betrifft einen berührungssensitiven Bildschirm, welcher eine Bildschirmeinheit mit einer Oberseite aufweist, welche eine Anzeigefläche aufweist, wobei auf der Oberseite eine berührungssensitive Scheibe zum Erfassen von Benutzereingaben festgelegt ist.
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Berührungssensitive Bildschirme (englisch: Touchscreen) sind aus dem Stand der Technik bekannt. Touchscreens, welche ein kombiniertes Ein- und Ausgabegerät darstellen, besitzen in der Regel eine Bildschirmeinheit (auch Bildschirmpanel genannt) mit einer Anzeigefläche zum Anzeigen von Bildinhalten. Auf dieser Bildschirmeinheit ist in der Regel eine berührungssensitive Scheibe angeordnet, welche Berührungen eines Benutzers erfasst und diese in Befehlseingaben für ein Computersystem ähnlich einer Maussteuerung umsetzt.
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Die berührungssensitive Scheibe ist in der Regel in einen äußeren Rahmen eingefasst, welcher oftmals bündig mit einer Oberfläche der berührungssensitiven Scheibe abschließt. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und der Montage eines Touchscreens kommt es zu undefinierten und unterschiedlichen Spaltmaßen zwischen dem äußeren Rahmen und der berührungssensitiven Scheibe. Bei der Montage wird die Bildschirmeinheit in der Regel mit einem Trägerrahmen verschraubt, wobei durch das Anziehen einer Schraube die Bildschirmeinheit an einer Seite festgelegt wird und somit die Position der Bildschirmeinheit im Wesentlichen vorgegeben ist. Fertigungsbedingte Toleranzen können somit nicht oder nur unter manuellen Justageaufwand ausgeglichen werden. Dadurch entstehen die undefinierten Spaltmaße, welche sich nicht nur störend auf ein optisches Gesamtbild des Touchscreens auswirken, sondern auch den Eintritt von Staub in das Innere des Touchscreens ermöglichen können, wodurch es zu Funktionsstörungen oder sogar -ausfällen des Touchscreens kommen kann.
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Aus der
EP 2 249 226 A1 ist eine Dichtung für ein mobiles Gerät bekannt, welches einen berührungsempfindlichen Bildschirm aufweist.
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Aus der
US 2012/0120010 A1 ist ein berührungsempfindliches Gerät bekannt, welches ein Gehäuse, ein berührungsempfindliches Modul und wenigstens einen nicht drehenden Antrieb aufweist.
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Eine Aufgabe, welche der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Anordnung für einen berührungssensitiven Bildschirm zu beschreiben, welcher sich durch einen einfachen konstruktiven Aufbau auszeichnet und bei welchem undefinierte beziehungsweise unterschiedliche Spaltmaße aufgrund von fertigungsbedingten Toleranzen vermieden werden.
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Die Aufgabe wird durch eine Anordnung für einen berührungssensitiven Bildschirm der eingangs genannten Art gelöst. Die Anordnung weist eine Bildschirmeinheit mit einer Oberseite auf, welche eine Anzeigefläche aufweist. Auf der Oberseite ist eine berührungssensitive Scheibe zum Erfassen von Benutzereingaben festgelegt. Die Anordnung weist weiter einen Trägerrahmen auf, welcher die Bildschirmeinheit an vier Seiten senkrecht zu der Oberseite umgibt. Weiter weist die Anordnung einen äußeren Rahmen auf, welcher bezüglich des Trägerrahmens positionsfest ist und mittels welchem die berührungssensitive Scheibe eingefasst ist. Der Trägerrahmen weist an zwei gegenüberliegenden Seiten, mittels welcher dieser die Bildschirmeinheit senkrecht zu der Oberseite umgibt, jeweils eine Bohrungsöffnung auf, die jeweils als ein sich parallel zu der Oberseite erstreckendes Langloch ausgebildet ist. Der Trägerrahmen ist jeweils mittels eines Führungsstifts über die Bohrungsöffnungen an der Bildschirmeinheit angebracht, sodass die Bildschirmeinheit parallel zu der Oberseite bezüglich des Trägerrahmens verschiebbar ist. Zwischen jeder Seite des Trägerrahmens, mittels welcher dieser die Bildschirmeinheit senkrecht zu der Oberseite umgibt, und der entsprechenden umgebenden Seite der Bildschirmeinheit ist jeweils ein Federelement angeordnet, so dass sich die Bildschirmeinheit selbst in einer vorbestimmten Position bezüglich des Trägerrahmens hält und sich zwischen dem äußeren Rahmen und der Scheibe im Wesentlichen ein vorbestimmtes Spaltmaß in Richtungen parallel zu der Oberseite einstellt.
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Die berührungssensitive Scheibe kann beispielsweise als Glasscheibe oder Kunststoffscheibe ausgeführt sein. Zudem kann die berührungssensitive Scheibe einen schichtartigen Aufbau und gegebenenfalls die elektronischen Komponenten umfassen, die zum Erfassen von Berührungen eines Benutzers und zum Auswerten dieser notwendig sind. Die Bildschirmeinheit kann ebenfalls einen schichtartigen Aufbau und diejenigen Komponenten aufweisen, welche zum Darstellen eines Bildes notwendig sind.
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Dadurch, dass die Bildschirmeinheit mittels wenigstens zweier Federelemente an dem Trägerrahmen festgelegt ist, wird die Bildschirmeinheit in eine vorbestimmte Position bezüglich des Trägerrahmens und somit des äußeren Rahmens gezwungen. Dadurch lässt sich ein vorbestimmtes Spaltmaß in Richtungen parallel zu der Oberseite der Bildschirmeinheit erzielen. Somit wird ein undefiniertes Spaltmaß und/oder ein zu großes Spaltmaß an wenigstens einer Seite der Bildschirmeinheit beziehungsweise der Scheibe weitestgehend vermieden.
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Bevorzugt weist der Trägerrahmen an zwei gegenüberliegenden Seiten, mittels welcher dieser die Bildschirmeinheit senkrecht zu der Anzeigefläche umgibt, jeweils eine Bohrungsöffnung auf, über welche der Trägerrahmen jeweils mittels eines Führungsstiftes an der Bildschirmeinheit angebracht ist, sodass die Bildschirmeinheit parallel zu der Oberseite des Trägerrahmens verschiebbar ist. Weiter ist jeweils zwischen einer der beiden gegenüberliegenden Seiten des Trägerrahmens und der entsprechenden umgebenden Seite der Bildschirmeinheit ein Federelement angeordnet. Die beiden Führungsstifte liegen dabei in einer gemeinsamen Ebene parallel zu der Oberseite.
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Somit sind an zwei gegenüberliegenden Seiten, an welchen der Trägerrahmen jeweils mittels eines Führungsstifts an der Bildschirmeinheit angebracht ist, die Federelemente vorgesehen, welche im Wesentlichen in entgegengesetzter Richtung eine Federkraft auf die Bildschirmeinheit ausüben. Dadurch, dass die Führungsstifte in der entsprechenden Bohrungsöffnung verschiebbar sind, kann sich die Bildschirmeinheit entsprechend der auf sie wirkenden Federkräfte verschieben. Dadurch, dass die berührungssensitive Scheibe an der Bildschirmeinheit festgelegt ist, verschiebt sich die Scheibe somit ebenfalls und es kann ein vorbestimmtes Spaltmaß zwischen der Scheibe und dem äußeren Rahmen erzielt werden.
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Bevorzugt sind die beiden Federelemente mittig an den gegenüberliegenden Seiten der Bildschirmeinheit angeordnet, sodass es zu keinem Verkanten oder Verdrehen der Bildschirmeinheit bezüglich des umgebenden Trägerrahmens kommt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weisen die Bohrungsöffnungen jeweils ein Langloch auf, welches sich parallel zu der Oberseite der Bildschirmeinheit erstreckt. Weiter sind zwischen jeder Seite, also zwischen allen vier Seiten, des Trägerrahmens, mittels welcher dieser die Bildschirmeinheit senkrecht zu der Anzeigefläche umgibt, und der entsprechenden umgebenden Seite der Bildschirmeinheit jeweils ein Federelement angeordnet.
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Dadurch wird ein selbständiger Toleranzausgleich sichergestellt. Die Bildschirmeinheit kann sich somit nicht nur entlang der Längsachsen der Führungsstifte verschieben, sondern auch senkrecht zu den Längsachsen der Führungsstifte. Dies sorgt für eine Selbstzentrierung der Bildschirmeinheit bezüglich des Trägerrahmens, wobei sich die Bildschirmeinheit entsprechend der auf sie wirkenden Federkräfte in eine Position bewegt, bei welcher sich die Federkräfte ausgleichen. Dadurch stellt sich im Wesentlichen ein gleichmäßiges Spaltmaß zwischen dem äußeren Rahmen und der Scheibe ein.
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Bevorzugt sind die Führungsstifte als Halsschraube ausgebildet, mittels welcher das Trägerblech an der Bildschirmeinheit festgelegt ist. In dem montierten Zustand befindet sich in einer entsprechenden Bohrungsöffnung des Trägerblechs zumindest ein Teil eines gewindelosen Halses der Halsschraube, damit ein Verschieben der Halsschraube innerhalb der Bohrungsöffnung gewährleistet ist. Dadurch ist eine einfache konstruktive Möglichkeit gegeben, den selbstständigen Toleranzausgleich und/oder die Selbstzentrierung verwirklichen zu können.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der angehängten Figuren beschrieben. Es gilt zu beachten, dass es sich bei den Figuren nicht um maßstabsgetreue Zeichnungen handelt.
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In den Figuren zeigen:
- 1 einen ersten, schematischen Querschnittsausschnitt einer Anordnung für einen berührungssensitiven Bildschirm und
- 2 einen zweiten, schematischen Querschnittsausschnitt der Anordnung gemäß 1.
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1 zeigt einen schematischen Querschnittsausschnitt einer Anordnung 1 für einen berührungssensitiven Bildschirm. Die Anordnung 1 weist eine Bildschirmeinheit 2 mit einer Oberseite 3 auf, welche eine Anzeigefläche aufweist. Die Bildschirmeinheit 2 ist als Flüssigkristallbildschirm (LCD-Bildschirm) ausgeführt. Andere Ausführungen wie beispielsweise als Plasmabildschirm sind ebenso denkbar. Auf der Oberseite 3 der Bildschirmeinheit 2 ist eine berührungssensitive Scheibe 4 zum Erfassen von Benutzereingaben beziehungsweise -berührungen aufgeklebt. Die Oberseite 3 definiert eine horizontale Ebene. Die berührungssensitive Scheibe 4 erstreckt sich über eine größere Fläche wie die Bildschirmeinheit 2 parallel zu der Oberseite 3, sodass die Scheibe 4 die Bildschirmeinheit 2 in Überlappungsbereichen 5 an allen (vier) Seiten 6 überlappt, welche die Oberseite 3 begrenzen. Es sei darauf hingewiesen, dass in 1 nur ein Überlappungsbereich 5 der Scheibe 4 beziehungsweise eine Seite 6 dargestellt sind. Die Beschreibungen, sofern nicht explizit erwähnt, gelten stets für die gesamte (nicht vollständig dargestellte) Anordnung 1.
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Die Anordnung 1 weist des Weiteren einen Trägerrahmen 7 auf, welcher einen Grundkörper 8 mit davon abstehenden, im Wesentlichen senkrechten Abschnitten 9 aufweist. Die senkrechten Abschnitte 9 verlaufen dabei in vertikaler Richtung. Der Grundkörper 8 ist plattenförmig ausgebildet und aus einem Metallblech hergestellt, wobei die senkrechten Abschnitte 9 bezüglich des Grundkörpers 8 abgewinkelt sind. Alternative konstruktive Ausgestaltungen des Grundkörpers 8, beispielsweise gebogen, mit geschwungenem Verlauf und/oder mehrteilig, sind denkbar. Ebenso können die senkrechten Abschnitte 9 auch eine andere konstruktive Ausgestaltung aufweisen. Mittels der senkrechen Abschnitte 9 umgibt der Trägerrahmen 7 die Bildschirmeinheit 2 an den vier Seiten 7 senkrecht zu der Anzeigefläche beziehungsweise Oberseite 3. Der Trägerrahmen 7 umgibt die Bildschirmeinheit 2 mit dem Grundkörper 8 zusätzlich an einer Unterseite 10. In anderen Worten ausgedrückt ist die Bildschirmeinheit 2 in den Trägerrahmen 7 eingefasst. Die Überlappungsbereiche 5 der Scheibe 4 sind dabei so ausgestaltet, dass diese auch den Trägerrahmen 7 beziehungsweise dessen senkrechte Abschnitte 9 parallel zu der Oberseite 3 überlappen. Dabei ragt der Trägerahmen 7 nicht über die Oberseite 3 hinaus. Alternativ kann der Trägerrahmen 7 in horizontaler Richtung oder in vertikaler Richtung bündig mit der Scheibe 4 abschließen.
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An dem Trägerrahmen 7 ist ein äußerer Rahmen 11 festgelegt (Festlegung nicht dargestellt), in welchem die Scheibe 4 sowie die Bildschirmeinheit 2 und der Trägerrahmen 6 eingefasst sind. Der äußere Rahmen 11 ist dabei ähnlich dem Trägerrahmen 7 aufgebaut und weist einen Grundkörper 12 und im Wesentlichen senkrechte Abschnitte 13 auf. Dabei schließen der äußere Rahmen 11 und eine Oberseite 14 der Scheibe 4 im Wesentlichen bündig in einer horizontalen Ebene ab, wobei dies nicht zwingend der Fall sein muss. Beispielsweise kann der äußere Rahmen 11 im Bereich einer Seite 7 über die Oberseite 14 der Scheibe 4 in vertikaler Richtung hinausragen.
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Parallel zu der Oberseite 14 der Scheibe 4 bildet sich zwischen dem äußeren Rahmen 11 und der Scheibe 4 ein Spalt 15 mit einem Spaltmaß, welcher um die gesamte Scheibe 4 läuft. Damit der Spalt 15 in allen Bereichen zwischen dem äußeren Rahmen 11 und der Scheibe 4 ein gleichmäßiges und/oder im Wesentlichen definiertes Spaltmaß aufweist, ist die Bildschirmeinheit 2 über Federelemente 22 und Halsschrauben 18 an dem Trägerrahmen 7 festgelegt, wie nachfolgend mit Hilfe der 2 detailliert beschrieben wird.
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2 zeigt einen schematischen Querschnittsausschnitt entlang der in 1 gezeigten Schnittebene A-A'. In 2 ist dabei ein Eckbereich der Anordnung 1 gezeigt. Die weiteren drei Eckbereiche sind spiegelsymmetrisch bezüglich der Spiegelachsen 16 aufgebaut. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung der Scheibe 4 sowie des äußeren Rahmens 11 verzichtet.
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In den Trägerrahmen 7 sind an zwei gegenüberliegenden Seiten beziehungsweise senkrechten Abschnitten 9, mittels welcher der Trägerrahmen 7 die Bildschirmeinheit 2 senkrecht zu der Oberseite 3 umgibt, Bohrungsöffnungen 17 eingebracht. Über die Bohrungsöffnungen 17 ist die Bildschirmeinheit 2 mittels Halsschrauben 18 mit dem Trägerrahmen 7 verschraubt. Eine Halsschraube 18 weist einen gewindelosen Hals 19 sowie einen Gewindeabschnitt 20 auf. Im verschraubten Zustand mit der Bildschirmeinheit 2 befindet sich zumindest ein Teil eines gewindelosen Halses 19 in einer Bohrungsöffnung 17. Die Bohrungsöffnung 17 ist als Langloch ausgebildet, welches sich in einer Richtung parallel zu der Oberseite 3 der Bildschirmeinheit 2 gemäß dem Doppelpfeil 21, also in horizontaler Richtung, erstreckt. Somit ist es möglich, dass sich die Bildschirmeinheit 2 über die Halsschrauben 18 parallel zu der Oberseite 3 verschieben lässt, nicht jedoch in Normalenrichtung der Oberfläche 3, also in vertikaler Richtung. Dadurch wird ein Herausfallen der Bildschirmeinheit 2 aus dem Trägerrahmen 7 verhindert.
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Wie in 2 zu sehen, sind im dargestellten Eckbereich zwei Federelemente 22 vorgesehen, welche zwischen einer Seite beziehungsweise einem senkrechten Abschnitt 9 des Trägerrahmens 7 und der Bildschirmeinheit 2 angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel sind in jedem Eckbereich an beiden eine Ecke bildenden Seiten der Bildschirmeinheit 2 ein Federelement 22 angeordnet, sodass insgesamt acht Federelemente 22 bei der Anordnung 1 vorgesehen sind.
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Die Federelemente 22 spreizen sich somit zwischen den Trägerrahmen 7 und die Bildschirmeinheit 2, sodass auf die Bildschirmeinheit 2 Federkräfte der Federelemente 22 einwirken. Dadurch, dass die Bildschirmeinheit 2 mittels der Halsschrauben 18 verschiebbar an dem Trägerrahmen 7 festgelegt ist, können sich die Federkräfte ausgleichen, wobei sich die Bildschirmeinheit 2 selbständig bezüglich des Trägerrahmens 7 verschiebt. Dadurch ist es möglich, dass sich die Bildschirmeinheit 2 selbst bezüglich des Trägerrahmens 7 parallel zu der Oberseite 3 in zwei Richtungen zentriert, also sowohl in Längsrichtung der Halsschrauben 18 als auch senkrecht zu der Längsrichtung. Diese Selbstzentrierung sorgt dafür, dass sich im Wesentlichen ein gleichmäßiges Spaltmaß des Spaltes 15 um die Scheibe 4 herum ausbildet. Alternativ oder zusätzlich lässt sich mittels der Federelemente 22 ein vorbestimmtes Spaltmaß vorgeben, beispielsweise wenn erwünscht ist, an einer Seite der Scheibe 4 ein größeres Spaltmaß vorzusehen als an einer anderen Seite. Mittels der Federelemente 22 wird zudem sichergestellt, dass die Bildschirmeinheit 2 sicher in dem Trägerrahmen 7 eingefasst ist, wobei die Federkräfte beispielsweise so hoch gewählt sind, dass manuell keine Verschiebung der Bildschirmeinheit 2 beziehungsweise der daran gekoppelten Scheibe 4 möglich ist.
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Somit ist die Bildschirmeinheit mechanisch sicher an dem Trägerrahmen 7 aneordnet.
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Würde man anstelle von Halsschrauben 22 normale Gewindeschrauben verwenden, so müsste die Bildschirmeinheit 2 bezüglich des Trägerrahmens 7 aufwändig manuell justiert werden. In der Regel würde man dabei eine erste Schraube fest anziehen, sodass im Wesentlichen kein Abstand zwischen der Bildschirmeinheit 2 und der entsprechenden Seite des Trägerrahmens 7 besteht. Dies hätte zur Folge, dass die Position der Bildschirmeinheit 2 durch die eine Schraube vorgegeben ist und sich die fertigungstechnisch bedingten Toleranzen an anderen Seiten beziehungsweise Enden der Bildschirmeinheit 2 auswirken würden, so dass zwischen dem Trägerrahmen 7 und der Bildschirmeinheit 2 an diesen Seiten beispielsweise große Abstände ergeben. Dies wiederum sorgt dafür, dass der Spalt 11 nicht ein gleichmäßiges Spaltmaß an allen Seiten der Scheibe 4 aufweist. Vielmehr würde sich ein ungleichmäßiges Spaltbild ergeben.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 weist die Anordnung 1 jeweils zwei gegenüberliegende Halsschrauben 18, also insgesamt vier Halsschrauben 18, auf. Alternativ ist es auch denkbar, nur zwei Halsschrauben 18 zu verwenden, welche sich gegenüberliegen. In einer weiteren Alternative sind auch eine Vielzahl von Halsschrauben 22 denkbar, welche sich gegenüberliegen.
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Um die beschriebene Selbstzentrierung der Bildschirmeinheit 2 bezüglich des Trägerrahmens 7 zu bewerkstelligen, sind mindestens vier Federelemente 22 notwendig. Es ist dabei darauf zu achten, dass die Federelemente 22 symmetrisch und/oder zentral an den Seiten der Bildschirmeinheit 2 angeordnet sind, damit es zu keinem Verkanten oder einer Drehung der Bildschirmeinheit 2 bezüglich des Trägerrahmens 7 kommt. Andere Anordnungen der Federelemente 22, beispielsweise leicht versetzt gegenüberliegend, sind alternativ denkbar.
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Die anhand der 2 beschriebenen Federelemente 22 können beispielsweise aus einem Elastomerkunststoff hergestellt sein. Des Weiteren sind für ein Federelement 22 auch ein Gasket, eine Spiralfeder, eine Tellerfeder oder ein schaumartiges Element denkbar.
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Anstelle der Halsschrauben 18 können alternativ auch andere konstruktive Elemente vorgesehen sein, die Bildschirmeinheit 2 verschiebbar an dem Trägerrahmen 7 festzulegen. Beispielsweise können Führungsstifte oder Nietstifte verwendet werden. Diese können beispielsweise an die Bildschirmeinheit 2 geschweißt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung
- 2
- Bildschirmeinheit
- 3
- Oberseite
- 4
- berührungssensitive Scheibe
- 5
- Überlappungsbereich
- 6
- Seite
- 7
- Trägerrahmen
- 8
- Grundkörper
- 9
- senkrechter Abschnitt
- 10
- Unterseite
- 11
- äußerer Rahmen
- 12
- Grundkörper
- 13
- senkrechter Abschnitt
- 14
- Oberseite
- 15
- Spalt
- 16
- Symmetrieachse
- 17
- Bohrungsöffnung
- 18
- Halsschraube
- 19
- gewindeloser Hals
- 20
- Gewindeabschnitt
- 21
- Doppelpfeil
- 22
- Federelement
- A-A'
- Schnittebene
