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Die Erfindung betrifft ein Einsatzelement für eine Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2005 002 256 A1 geht ein Einsatzelement für einen Heckscheibenwischer eines Kraftfahrzeugs hervor. Das Einsatzelement ist in einer Ausnehmung eines Karosseriebleches, welches an die Heckscheibe angrenzend positioniert ist, aufgenommen.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2012 101 042 A1 offenbart ein Einsatzelement für eine Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs, welches in einen Ausschnitt der Heckscheibe eingesetzt ist. Dieses Einsatzelement dient einer Anbringung eines Druckschalters, bspw. zum Öffnen einer Heckklappe, in welche die Heckscheibe montiert ist oder zum Anbringen eines Scheibenwischers. Die Offenbarung zeigt eine praktikable und einfache Vorgehensweise zur Anbringung einer in der Regel in Form einer Bohrung ausgebildeten Öffnung zur Befestigung des Druckschalters oder des Scheibenwischers an einer Heckscheibe, so dass eine einfache Herstellung der Heckscheibe den Scheibenwischer oder den Druckschalter aufweisend realisiert ist. Eine Bohrung in die aus einem Verbundglas hergestellte Scheibe im vorgesehenen Randbereich der Heckscheibe einzubringen ist zum einen aufgrund eines hohen Bruchrisikos und zum anderen aufgrund einer entsprechend notwendigen Elastizität bei gleichzeitiger Stabilität schwer zu realisieren.
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Das Einsatzelement weist einen Gesamtumfang auf, wobei ein erster Teilumfang der Heckscheibe zugewandt und ein zweiter Teilumfang von der Heckscheibe abgewandt ausgebildet sind. Die Heckscheibe ist im Bereich des ersten Teilumfangs in das Einsatzelement zumindest teilweise einschiebbar, da der erste Teilumfang ein u-förmig ausgebildetes Randprofil aufweist in das die Heckscheibe eingeschoben werden kann.
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Eine hohe Anforderung an Einsatzelementen für eine Heckscheibe ist eine gesicherte Abdichtung gegenüber eindringender Nässe im Bereich der aufeinandertreffenden Flächen der Heckscheibe und des Einsatzelementes. Zwischen dem Einsatzelement und der Heckscheibe ist im u-förmigen Randprofil ein erster Klebefilm ausgebildet, so dass das Einsatzelement an der Heckscheibe fixiert ist. Der Klebefilm erzielt dabei neben einer Fixierung auch eine Abdichtung gegenüber Nässe bzw. Wasser. Dennoch ist es nicht unvermeidbar, dass insbesondere in einem Stoßbereich, welcher zwischen dem ersten Teilumfang zuzuordnenden Flächen und dem zweiten Teilumfang zuzuordnenden Flächen vorliegt, Wasser bzw. Feuchtigkeit oder Nässe in einen zwischen der Heckscheibe und dem Einsatzelement ausgebildeten Spalt eindringen kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Einsatzelement für eine Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welches gegenüber einem Eindringen von Nässe bzw. Wasser in einen zwischen der Heckscheibe und dem Einsatzelement ausgebildeten Spalt gesichert ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Einsatzelement für eine Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen das Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Einsatzelement für eine Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs, dessen u-förmiges Randprofil mit Hilfe einer Stützwand und eines die Stützwand tragenden Stegs an einer Unterseitenfläche des Einsatzelementes ausgebildet ist, weist zur Abdichtung des Ausschnitts gegenüber dem Einsatzelement, insbesondere für einen gesicherten Schutz gegen ein Eindringen von Wasser oder Nässe, eine dritte Klebemittelschicht zwischen dem Einsatzelement und der Heckscheibe auf, welche zumindest in einem Stoßbereich einer Außenkantenfläche der Stützwand und einer Endkantenfläche der Stützwand angeordnet ist.
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Zwischen der Heckscheibe und dem Einsatzelement liegen im Bereich des Ausschnitts Spalte vor, die es gegenüber einem Eindringen von Nässe bzw. Feuchtigkeit in einen Innenraum einer Fahrzeugkarosserie abzudichten gilt. Diese Spalte müssen nicht zwangsläufig mit bloßem Auge ersichtlich sein, sie liegen bereits aufgrund der aneinander angrenzenden unterschiedlichen Materialien Glas und Kunststoff oder Metall vor. Eine erste Abdichtung ist mit Hilfe einer ersten Klebeschicht erzielt, welche zwischen einer Auflagefläche des Einsatzelementes und der Heckscheibe im Bereich des ersten Teilumfangs vorliegt. Dennoch besteht die Gefahr eines Eindringens von Nässe in einen Innenraum der Fahrzeugkarosserie, insbesondere sofern das Einsatzelement an einer Heckscheibenkantenfläche ausgebildet ist, welche von einem Karosseriedach abgewandt positioniert ist, somit eine untere Heckscheibenkantenfläche darstellt. Hier besteht besonderes die Gefahr, dass bspw. bei Regen, das Regenwasser an der Heckscheibe hinab rinnt und sich in einer zwischen dem Einsatzelement und der Heckscheibe ausgebildeten Randfuge sammelt, um über diese Randfuge in den Innenraum zu gelangen.
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Somit ist insbesondere im Stoßbereich aufeinandertreffender Kantenflächen Sorgfalt zu tragen, dass diese Stoßbereiche sicher abgedichtet sind.
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Insbesondere in dem Stoßbereich zwischen der Außenkantenfläche und den Endkantenflächen der Stützwand kann es aufgrund der in einem Winkel zueinander positionierten Flächen zu einem Eindringen von Nässe in einen Innenraum der Fahrzeugkarosserie kommen.
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Eine gesicherte Abdichtung ist mit Hilfe einer Anbringung einer dritten Klebemittelschicht erzielt, welche sich ausgehend von dem Stoßbereich über einen Bereich erstreckt, in welchem eine zweite Klebemittelschicht zur Fixierung der Heckscheibe und des Einsatzelementes an einer Karosserie ausgebildet ist. Diese zweite Klebemittelschicht erstreckt sich vollständig in Richtung der unteren Heckscheibenkantenfläche, da sie einer stabilen Fixierung der Heckscheibe mit dem Einsatzelement an der Karosserie dient.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das Einsatzelement im Bereich der zweiten Klebemittelschicht ein Verstärkungselement auf. Das Verstärkungselement dient zum einen einer verbesserten Steifigkeit des Einsatzelementes und zum anderen einer Aufnahme der zweiten Klebemittelschicht. Hierzu ist das Verstärkungselement bevorzugt als eine sich geradlinig erstreckende Stützrippe ausgebildet, welche sich insbesondere in Richtung einer Endkante des Einsatzelementes erstreckt.
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Bevorzugt ist das Einsatzelement kreisabschnittsförmig ausgebildet. Darin ist ein herstellungstechnischer Vorteil zu sehen, da damit eine Bruch- oder Rißgefahr bei der Herstellung des Ausschnitts der Heckscheibe wesentlich reduziert ist. Des Weiteren weist die kreisabschnittsförmige Kontur auch den Vorteil auf, dass Feuchtigkeit oder Nässe entlang dieser Kontur rinnen kann, so dass keine Gefahr einer Ansammlung von Feuchtigkeit oder Nässe besteht.
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Zur einen einfachen und gesicherten Aufnahme der Heckscheibe in dem u-förmig ausgebildeten Randprofil ist der Ausschnitt der Heckscheibe stufenartig ausgebildet. Dies lässt sich auf besonders einfache Weise mit Hilfe einer aus einem Verbundglas hergestellten Heckscheibe erzielen. Sofern bspw. die Heckscheibe aus zwei Glasscheiben aufgebaut ist, ist es ausreichend eine Glasscheiben im Bereich der Aussparung größer zu gestalten, so dass eine Absatzfläche zwischen den beiden Glasscheiben vorliegt.
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Eine ideale Montageposition des Einsatzelementes in den Ausschnitt der Heckscheibe ist mit Hilfe des Stegs des u-förmigen Profils erzielbar, sofern die Heckscheibe mindestens teilweise an diesen Steg angrenzend positioniert ist. Der Steg dient somit einer Orientierung und Positionierung des Einsatzelementes während und nach der Montage in der Heckscheibe, so dass ein Verrücken oder eine Querstellung des Einsatzelementes in der Heckscheibe vermieden werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Fügungskantenfläche des Einsatzelementes, welches eine Unterseitenfläche des Einsatzelementes und eine Oberseitenfläche des Einsatzelementes verbindend ausgebildet ist, in Form einer Fase ausgestaltet. Dies hat den Vorteil, dass das Einsatzelement mit Hilfe der Fase vereinfacht in den Ausschnitt der Heckscheibe hineingeschoben werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Darstellung mit Blickrichtung auf eine Unterseitenfläche das erfindungsgemäße Einsatzelement in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 in einer Unteransicht das Einsatzelement gem. 1 im Zusammenbau mit einer Heckscheibe,
- 3 in einem Schnitt gem. einer Schnittlinie III-III das Einsatzelement gem. 2 in einem Zusammenbau in einem Fahrzeug,
- 4 in einer Prinzipdarstellung das Einsatzelement gem. 2 in einem Schnitt entlang einer Schnittlinie IV-IV,
- 5 in einer perspektivischen Darstellung mit Blickrichtung auf eine Unterseitenfläche das erfindungsgemäße Einsatzelement in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 6 in einer Unteransicht das Einsatzelement gem. 4 im Zusammenbau mit einer Heckscheibe,
- 7 in einem Schnitt gem. einer Schnittlinie VII-VII das Einsatzelement gem. 6 in einem Zusammenbau in einem Fahrzeug, und
- 8 in einer Prinzipdarstellung das Einsatzelement gem. 6 in einem Schnitt entlang einer Schnittlinie VIII-VIII.
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Ein erfindungsgemäßes Einsatzelement 1 für eine Heckscheibe 2 eines Fahrzeugs 3 ist in einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ausgebildet. Das kreisabschnittsförmig ausgebildete Einsatzelement 1 weist eine Unterseitenfläche 4 und eine Oberseitenfläche 5 auf, wobei die Unterseitenfläche 4 und die Oberseitenfläche 5 über eine Fügungskantenfläche 6 miteinander verbunden sind.
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Die Unterseitenfläche 4 ist nach fertiger Montage der Heckscheibe 2 mit dem Einsatzelement 1 in einer Karosserie 27 des Kraftfahrzeugs 3 karosserieinnenseitig angeordnet. Die Oberseitenfläche 5 ist dementsprechend karosserieaußenseitig positioniert, das heißt, von außen sichtbar und berührbar.
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Zur Erläuterung sind im Folgenden die einem standardisierten kartesischen Koordinatensystems entsprechenden Erstreckungskoordinaten x, y und z eingeführt.
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Das Einsatzelement 1 weist einen Gesamtumfang 8 mit einem ersten Teilumfang 9 und einem zweiten Teilumfang 10 auf. Der erste Teilumfang 9 begrenzt einen Randbereich 11 des Einsatzelementes 1, welcher die Heckscheibe 2 umfassend ausgestaltet ist. Mit anderen Worten ist der Randbereich 11 der Randbereich des Einsatzelementes 1, welcher in einem Zusammenbau des Einsatzelementes 1 und der Heckscheibe 2 von einem Ausschnitt 12 der Heckscheibe 2 begrenzt ist bzw. die Heckscheibe 2 teilweise aufnehmen kann.
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In 2 ist das Einsatzelement 1 im Zusammenbau mit der Heckscheibe 2 dargestellt. Der zweite Teilumfang 10 ist geradlinig ausgeführt und stellt einen gemeinsamen Randabschluss mit der Heckscheibe 2 dar, derart, dass eine Abschlusskantenfläche 13 der Heckscheibe 2 nach einem Zusammenbau mit dem Einsatzelement 1 eine in Erstreckungsrichtung x gemeinsame geradlinig verlaufende Endkante 14 mit dem Einsatzelement 1 aufweist. Ebenso könnte das Einsatzelement 1 auch im Bereich des zweiten Teilumfangs 10 so ausgebildet sein, dass die Endkante 14 stufenformartig ausgebildet ist.
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Die Fügungskantenfläche 6 ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel im ersten Teilumfang 9 gebogen und erstreckt sich somit im ersten Teilumfang 9 entlang der Erstreckungsrichtungen x, y und z, wobei eine Dicke D des Einsatzelementes 1 zwischen der Unterseitenfläche 4 und der Oberseitenfläche 5 sich in die Erstreckungsrichtung z ausdehnend ausgebildet ist. Das Einsatzelement 1 könnte auch bspw. in Form eines Rechtecks oder eines Trapezes ausgebildet ist, wobei die Fügungskantenfläche 6 im ersten Teilumfang 9 in ihren Erstreckungsrichtungen x und y gewinkelt ausgebildet wäre.
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Die Oberseitenfläche 5 ist eben ausgestaltet, so dass in einem Zusammenbau mit der Heckscheibe 2 eine ebene Fläche herstellbar ist.
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Zur Aufnahme der Heckscheibe 2 weist das Einsatzelement 1 ein u-förmiges Randprofil 15 in einem Abschnitt des Randbereiches 11 auf. Das u-förmige Randprofil 15 ist mit Hilfe eines Stegs 18 ausgebildet, welcher im Randbereich 11 in einem Abstand A zum ersten Teilumfang 9 an der Unterseitenfläche 4 ausgebildet ist. Somit ist zwischen dem Steg 18 und dem ersten Teilumfang 9 an der Unterseitenfläche 4 eine Deckfläche 17 existent, welche sich über den gesamten ersten Teilumfang 9 erstreckt. Der Deckfläche 17 gegenüberliegend ist eine Auflagefläche 19 mit Hilfe einer Stützwand 20 ausgebildet, welche sich am Steg 18 abstützt, wobei sich die Stützwand 20 nur über einen ersten Teilbereich 21 des Randbereichs 11 erstreckt.
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Die Stützwand 20 ist entlang des ersten Teilumfangs 9 mittig im Randbereich 11 platziert, d.h., dass in einem zweiten Teilbereich 22 des Randbereichs 11 und in einem dritten Teilbereich 23 des Randbereichs 11, jeweils begrenzt von der Stützwand 20, die Deckfläche 17 freiliegend ist. Somit ist das u-förmige Randprofil 15 nur teilweise bzw. abschnittsweise entlang des ersten Teilumfangs 9 ausgebildet. Die Stützwand 20 ist einteilig mit dem Steg 18 ausgeführt und weist eine vom Steg 18 abgewandt ausgebildete Außenkantenfläche 7 und eine die Außenkantenfläche 7 mit dem Steg 18 verbindende erste Endkantenfläche 34 sowie eine von der ersten Endkantenfläche 34 abgewandt ausgebildete, die Außenkantenfläche 7 mit dem Steg 18 verbindende zweite Endkantenfläche 35 auf.
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Ein Vorteil der abschnittsweisen Ausbildung der Stützwand 20 über den ersten Teilumfang 9 ist darin zu sehen, dass ein geringeres Gewicht des Einsatzelementes 1 zu realisieren ist als bei einer über den gesamten ersten Teilumfang 9 ausgebildeten Stützwand 20.
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An der Unterseitenfläche 4 sind drei parallel zueinander geradlinig verlaufende Stützrippen 24 ausgebildet, welche der Verstärkung einer Steifigkeit des Einsatzelementes 1 dienen. Die Stützrippen 24 erstrecken sich in der Erstreckungsrichtung x parallel zur Endkante 14, wobei der Steg 18 einer Begrenzung der Stützrippen 24 in den Erstreckungsrichtungen x und y dient. Die Stützrippen 24 enden beidseitig im Bereich der freiliegend ausgebildeten Deckfläche 17.
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Das Einsatzelement 1 weist eine sich über die Dicke D vollständig erstreckende Aufnahmeöffnung 16 auf, welche zur Aufnahme eines Scheibenwischers oder eines Druckschalters geeignet ist.
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Zwischen der Heckscheibe 2 und der Auflagefläche 19 ist eine erste Klebemittelschicht 25 angebracht. Eine zweite Klebemittelschicht 26 zur Verbindung der Heckscheibe 2 mit der Karosserie 27 ist an den Stegen 18 sich in Erstreckungsrichtung x über die Stege 18 hinaus auch an der Heckscheibe 2 ausgebildet. Das bedeutet, dass die Stege 18 zur Erzielung einer insgesamt verbesserten Steifigkeit des Einsatzelementes 1 vorgesehen sind, im Weiteren zur verbesserten Aufnahme der zweiten Klebemittelschicht 26.
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Die Heckscheibe 2 ist zur Ausbildung eines stufenfreien Überganges zwischen der Heckscheibe und der Oberseitenfläche 5 in einem Randbereich des Ausschnitts 12 stufenartig, eine Absatzfläche 28 aufweisend ausgestaltet, wobei die Absatzfläche 28 ein Erstreckungslänge E in die Erstreckungsrichtungen x und y aufweist, welche höchstens so groß ist wie der Abstand A, s. 3 und 4. Diese Absatzfläche 28 ist idealerweise mit Hilfe einer Verbundglasscheibe ausgebildet, wobei ein erstes Scheibenglas 29 der Heckscheibe 2, welches mit der Oberseitenfläche 5 bündig ausgebildet ist, im Bereich des Ausschnitts 12 kürzer ist als ein zweites Scheibenglas 30 der Heckscheibe 2, welches der Unterseitenfläche 4 zugewandt positioniert ist.
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Die Absatzfläche 28 ist sich an der Auflagefläche 19 unter Zwischenschaltung der ersten Klebemittelfilmschicht 25 abstützend positioniert, wobei die Deckfläche 17 einer Abdeckung insbesondere der ersten Klebemittelschicht 25 dient.
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Mit Hilfe der Absatzfläche 28 ist es, neben einer begünstigten Aufnahme der Heckscheibe 2 in dem Einsatzelement 1, möglich bei einer Belastung des Einsatzelementes 1 entstehenden Kräfte auf die Auflagefläche 19 zu übertragen, so dass nicht nur die erste Klebemittelschicht 25 diese Kräfte aufnehmen muss.
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Zwischen der Außenkantenfläche 7 und der ersten Endkantenfläche 34 bzw. der zweiten Endkantenfläche 35 ist ein erster Stoßbereich 31 bzw. ein zweiter Stoßbereich 32 ausgebildet. Der erste Stoßbereich 31 und der zweite Stoßbereich 32 sind die Bereiche, in denen die Endkantenflächen 34, 35 an die Außenkantenfläche 7 angrenzen bzw. aufeinander treffen.
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Zur Abdichtung und zur weiteren Sicherung der Verbindung zwischen der Heckscheibe 2 und dem Einsatzelement 1 ist im ersten Stoßbereich 31 und im zweiten Stoßbereich 32 jeweils eine dritte Klebemittelschicht 33 ausgebildet.
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Die dritte Klebemittelschicht 33 erstreckt sich ausgehend von den Stoßbereichen 31, 32 zwischen der ersten Endkantenfläche 34 bzw. der zweiten Endkantenfläche 35 und der Heckscheibe 2, wobei sie in ihrem Verlauf bis zur Endkante 14 ab einem Auftreffen der ersten Endkantenfläche 34 bzw. der zweiten Endkantenfläche 35 auf den Steg 18 zwischen dem Steg 18 und der Heckscheibe 2 ausgebildet ist.
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Da das erste Ausführungsbeispiel zur Realisierung eines geringen Gewichtes des Einsatzelementes 1 ist hier die Ausbildung der dritten Klebemittelschicht 33 über die Stoßbereich 31, 32 hinweg entlang des Stegs 18 bis zur Endkante 14 erforderlich. Dies führt zu einer Dichtfläche, welche bspw. bei einem Einbau eines Scheibenwischers oder Druckschalters konsistent ist. Des Weiteren muss eine Rohbaukontur nicht angepasst werden.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einsatzelementes 1 ist in den 5 bis 8 wiedergegeben. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Stützwand 20 eine über den ersten Teilumfang 9 größere Erstreckung auf, wobei die Stützwand 20 auch die Bereiche abdeckt, in denen bei einer virtuellen Verlängerung der Stege 18 in ihrer Erstreckung entlang der Erstreckungsrichtung x, die Stege 18 die Deckfläche 17 und die Auflagefläche 19 queren würden.
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Die dritte Klebemittelschicht 33 ist hier in den Stoßbereichen 31, 32 ausgehend von der ersten Endkantenfläche 34 bzw. der zweiten Endkantenfläche 35 an der Außenkantenfläche 7 der Deckfläche 17 zwischen der Stützwand 20 und der Heckscheibe 2 ausgebildet. Eine Erstreckung der dritten Klebemittelschicht 33 entlang der Außenkantenfläche 7 ist zur Herstellung einer Abdichtung gegenüber Feuchtigkeit ausreichend, soweit die dritte Klebemittelschicht 33 zumindest über eine Querung der zweiten Klebemittelschicht 32 hinaus zwischen der Außenkantenfläche 36 und der Heckscheibe 2 angebracht ist.
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Ein Vorteil des zweiten Ausführungsbeispiels ist darin zu sehen, dass bei einem manuellen Auftragen des dritten Klebemittelfilms 33 dieser in zwei Dichtrichtungen aufzutragen ist, wodurch eine zusätzliche sichere Dichtwirkung erzielbar ist.
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Bevorzugt ist das Einsatzelement 1 aus einem Kunststoff insbesondere als Kunststoffspritzteil hergestellt. Allerdings besteht ebenso die Möglichkeit das Einsatzelement 1 aus einem metallischen Werkstoff oder mit einem anderen Verfahren aus einem Kunststoff herzustellen.
