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Die Erfindung betrifft eine Verbundvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundvorrichtung.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Setzwerkzeug zum Durchführen eines Verfahrens zum Herstellen einer Verbundvorrichtung.
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Eine gattungsgemäße Verbundvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundvorrichtung mit zugehörigem Setzwerkzeug sind aus
US 2013/0340239 A1 bekannt. Diese vorbekannte Verbundvorrichtung verfügt über ein Käfigteil, das mit einer aus zwei Bauteilen gebildeten Unterlage verbindbar ist, indem das Käfigteil mit einer Vorderseite der Unterlage in Kontakt gebracht, durch eine in die Unterlage eingebrachte Ausnehmung durchgedrückt und über eine auf der der Vorderseite abgewandten Rückseite angeordnete Verformungsplatte verformt sowie in Hintergriff mit der Rückseite gebracht wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verbundvorrichtung der eingangs genannten Art und ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundvorrichtung anzugeben, die sich durch ein einfaches Anbringen eines Käfigteils insbesondere bei Zugänglichkeit der Unterlage nur von einer Seite auszeichnet.
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Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, ein Setzwerkzeug zum Durchführen eines Verfahrens zum Herstellen einer Verbundvorrichtung anzugeben.
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Die erstgenannte Aufgabe wird bei einer Verbundvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 und bei einem Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 12 gelöst.
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Die zweitgenannte, sich auf das Setzwerkzeug beziehende Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 14 gelöst.
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Dadurch, dass erfindungsgemäß die Verformung des Käfigteils ausschließlich über einen auf einer Seite der Unterlage aufgelegten Deformationssockel erfolgt, reicht eine Zugänglichkeit der Unterlage lediglich von einer Seite vollständig aus. Dies vereinfacht in vielen Anwendungssituationen den Einsatz von mit einer Unterlage zusammenwirkenden Käfigteilen erheblich.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung.
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Es zeigen:
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1 in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung mit einer Unterlage, mit einem auf die Unterlage aufgelegten, ein Innengewinde aufweisenden Deformationssockel und mit einem mit der Unterlage in Eingriff befindlichen Käfigteil,
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2 in einer Schnittansicht das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung gemäß 1,
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3 in einer perspektivischen Ansicht das Ausführungsbeispiel in der Anordnung gemäß 1 ohne Unterlage,
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4 in einer perspektivischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung mit einem Deformationssockel, an dem eine Gewindehülse angeformt ist,
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5 in einer Schnittansicht eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung gemäß 1, bei der der Deformationssockel mit einer Anzahl von Dornen ausgebildet ist,
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6 in einer Schnittansicht eine weitere Weiterbildung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung gemäß 1, bei der der Deformationssockel auf die Unterlage aufgeklebt ist,
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7 in einer Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Setzwerkzeugs, an dem ein Käfigteil und ein Deformationssockel angebracht sind, und eine auf eine Widerlagerplatte aufgelegte Unterlage,
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8 in einer Schnittansicht die Anordnung gemäß 8 mit dem auf die Unterlage aufgesetzten Setzwerkzeug in einer Vormontageanordnung,
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9 in einer Schnittansicht die Anordnung gemäß 9 mit dem Setzwerkzeug nunmehr in einer Zwischenmontageanordnung,
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10 in einer Schnittansicht die Anordnung gemäß 10 mit dem Setzwerkzeug nunmehr in einer Endmontageanordnung,
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11 in einer Schnittansicht die Anordnung gemäß 12 mit abgehobenem Setzwerkzeug,
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12 in einer Draufsicht ein Käfigteil des anhand 1 bis 3 erläuterten Ausführungsbeispiels,
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13 in einer Draufsicht ein weiteres Käfigteil,
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14 in einer Draufsicht ein weiteres Käfigteil,
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15 in einer Draufsicht ein weiteres Käfigteil,
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16 in einer Draufsicht ein weiteres Käfigteil und
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17 in einer Draufsicht ein weiteres Käfigteil.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung und eine Unterlage 1, die bei diesem Ausführungsbeispiel einlagig ausgebildet ist. Auf die Unterlage 1 ist ein mit einer in der Darstellung gemäß 1 dem Betrachter abgewandten Unterseite 2 ein Deformationssockel 3 aufgelegt, der beispielsweise einstückig massiv aus Metall oder Kunststoff hergestellt ist. Der Deformationssockel 3 weist eine abgeflacht würfelförmige Gestalt auf und ist seitlich mit vier gleichartig ausgebildeten Deformationsflächen 4 ausgestattet, die an Stoßkanten 5 aneinander grenzen.
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Weiterhin verfügt die Verbundvorrichtung gemäß 1 über ein beispielsweise aus einem Metallblech hergestelltes Käfigteil 6, das mit einer quadratischen Deckfläche 7 und mit an den vier Randseiten der Deckfläche 7 angeformten Fußabschnitten 8 ausgebildet ist.
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In der Anordnung gemäß 1 ist die Deckfläche 7 des Käfigteils 6 auf eine der Unterseite 2 des Deformationssockels 3 abgewandte, in der Darstellung gemäß 1 dem Betrachter zugewandte Oberseite 9 des Deformationssockels 3 aufgelegt und weist eine mittige Kopfausnehmung 10 auf. Die Fußabschnitte 8 liegen an ihnen zugeordneten Deformationsflächen 4 des Deformationssockels 3 an und tauchen bereichsweise in die Unterlage 1 ein.
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2 zeigt in einer Schnittansicht das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung gemäß 1. Aus 2 lässt sich entnehmen, dass der Deformationssockel 3 als Befestigungsstruktur mit einer mittigen Durchgangsausnehmung 11 ausgebildet ist, die außenseitig ein Innengewinde 12 aufweist. Die Durchgangsausnehmung 11 geht an der Oberseite 9 des Deformationssockels 3 in die Kopfausnehmung 10 des Käfigteils 6 über, so dass in die Verbundvorrichtung beispielsweise eine in 2 nicht dargestellte Schraube einschraubbar ist.
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Das Käfigteil 6 liegt mit seiner Deckfläche 7 und mit an die Deckfläche 7 angrenzenden Anlagebereichen 13 der Fußabschnitte 8 formschlüssig an der Oberseite 9 beziehungsweise an Deformationsflächen 4 des Deformationssockels 3 an, während an die Anlagebereiche 13 auf der der Deckfläche 7 abgewandten Seite anschließende Eingriffsbereiche 14 der Fußabschnitte 8 in die Unterlage 1 eingreifen und somit den Deformationssockel 3 an der Unterlage 1 fixieren.
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Bei dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung sind die Deformationsflächen 4 des Deformationssockels 3 ausgehend von der Oberseite 9 konkav gekrümmt und vergrößern von der Oberseite 9 zu der Unterseite 2 kontinuierlich den Querschnitt des Deformationssockels 3. Bei einem Aufdrücken des Käfigteils 6 auf den Deformationssockel 3 während eines Montagevorganges mit vor Beginn des Montagevorganges rechtwinklig zu der Deckfläche 7 ausgerichteten Fußabschnitten 8 gleiten die Fußabschnitte 8 an den den Querschnitt des Deformationssockels 3 radial nach außen erweiternden Deformationsflächen 4 ab und werden dadurch unter zuverlässigem Eingriff mit der Unterlage 1 abgespreizt.
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Bei einer nicht dargestellten Abwandlung sind die Deformationsflächen 4 plan ausgebildet und von der Oberseite 9 zu der Unterseite 2 des Deformationssockels 3 schräg nach außen ausgestellt.
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3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das Ausführungsbeispiel in der Anordnung gemäß 1 ohne Unterlage 1. Aus der Darstellung gemäß 3 lässt sich entnehmen, dass sich die Fußabschnitte 8 des Käfigteils 6 ausgehend von der Deckfläche 7 in Richtung der Eingriffsbereiche 14 kontinuierlich verjüngen, wobei einander gegenüberliegende Fußabschnittsseitenränder 15 eines Fußabschnitts 8 zu einer Fußabschnittsspitze 16 spitzwinklig zusammenlaufen. Dadurch ergibt sich bei Eindringen der Fußabschnitte 8 in die Unterlage 1 ein Keileffekt, der für ein Verankern des Käfigteils 6 in der Unterlage 1 mit verhältnismäßig geringen Kräften förderlich ist.
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4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung mit einem Deformationssockel 3, an dessen Oberseite 9 als Befestigungsstruktur eine längliche Gewindehülse 17 angeformt ist. Die Gewindehülse 17 tritt durch die Kopfausnehmung 10 des Käfigteils 6 hindurch und steht über die Deckfläche 7 des Käfigteils 6 über. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist die Gewindehülse 17 mit einem Hülseninnengewinde 18 ausgebildet, in das eine beispielsweise eine in 4 nicht dargestellte Schraube einschraubbar ist.
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Bei einer nicht dargestellten Abwandlung des in 4 dargestellten Ausführungsbeispiels ist anstelle der Gewindehülse 17 an den Deformationssockel 3 als Befestigungsstruktur ein Gewindebolzen mit einem Außengewinde angeformt, auf den beispielsweise zum Befestigen eines Anbauteiles an die Verbundvorrichtung eine Schraube aufschraubbar ist.
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5 zeigt in einer Schnittansicht eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen, voranstehend anhand 1 bis 4 erläuterten Verbundvorrichtung, bei der der Deformationssockel 3 an seiner Unterseite 2 mit einer Anzahl von über die Unterseite 2 rechtwinklig überstehenden Dornen 19 ausgebildet ist, die in die hier mehrlagig ausgebildete Unterlage 1 eingreifen und somit den Deformationssockel 3 gegen seitliches Verschieben gegenüber der Unterlage 1 sichern. Dies ist insbesondere bei einer freihändigen Montage einer erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung mit einer im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Unterlage 1 von Vorteil, da der Deformationssockel 3 gegenüber einem unbeabsichtigten seitlichen Verschieben fixiert, aber bei Bedarf vor einem Aufbringen des Käfigteils 6 nochmal von der Unterlage 1 abnehmbar und versetzbar ist.
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6 zeigt in einer Schnittansicht eine weitere Weiterbildung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung gemäß 1, bei der der Deformationssockel 3 auf eine mehrlagig aufgebaute Unterlage 1 über eine zwischen der Unterseite 2 des Deformationssockels 3 und der dem Deformationssockel 3 zugewandten Seite der Unterlage 1 aufgebrachte Klebeschicht 20 aufgeklebt ist. Die Weiterbildung gemäß 6 ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn ein zuverlässiger und dauerhafter Halt des Deformationssockels 3 an der Unterlage 1 beispielsweise bei einem Überkopfeinsatz erforderlich ist.
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7 zeigt in einer Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Setzwerkzeugs 21 zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung. Das Setzwerkzeug 21 gemäß dem Ausführungsbeispiel von 7 verfügt über einen länglichen Innenstempel 22, der an einem Halteende 23 mit einer Anzahl von beispielsweise als mehrfach gebogene Blattfedern ausgeführte Käfigteilfixierelementen 24 ausgebildet ist. Die Käfigteilfixierelemente 24 sind, wie in 7 dargestellt, dazu eingerichtet, an dem Halteende 23 des Innenstempels 22 ein Käfigteil 6 für eine erfindungsgemäße Verbundvorrichtung lösbar zu halten.
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Weiterhin ist das Setzwerkzeug 21 mit einem länglichen Außenkörper 25 ausgestattet, der über einen zylinderförmigen Durchführkanal 26 verfügt, an den sich auf einer dem Innenstempel 22 zugewandten Einführseite 27 ein sich in Richtung des Innenstempels 22 konisch erweiternder Einführtrichter 28 anschließt. Der Querschnitt des Durchführkanals 26 ist dabei so eingerichtet, dass der Innenstempel 22 mit einem an ihm angebrachten Käfigteil 6 bei rechtwinkliger Ausrichtung der Fußabschnitte 8 zu der Deckfläche 7 in dem Außenkörper 25 im Wesentlichen spielfrei verschiebbar ist.
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An einer der Einführseite 27 gegenüberliegenden Auflageseite 29 ist der Außenkörper 25 mit einer Anzahl von beispielsweise als in dem Außenkörper 25 gegen einen Federdruck versenkbare Stifte ausgebildeten Deformationssockelfixierelementen 30 ausgestattet, die, wie in 7 dargestellt, dazu eingerichtet sind, an dem Außenkörper 25 einen Deformationssockel 3 lösbar zu halten. Dabei ist der Querschnitt des Außenkörpers 25 im Bereich der Auflageseite 29 so eingerichtet, dass die Innenwand des Außenkörpers 25 einen Abstand von den Deformationsflächen 4 des Deformationssockels 3 aufweist, der im Wesentlichen der Materialstärke der Fußabschnitte 8 des Käfigteils 6 entspricht. Dadurch ist für die Fußabschnitte 8 zwischen dem Deformationssockel 3 und dem Außenkörper 25 ein Formgebungskanal 31 geschaffen, der bei Durchtritt der Fußabschnitte 8 die Fußabschnitte 8 verformt. Beispielsweise werden die Fußabschnitte 8 bei gekrümmten Deformationsflächen 4 rundlich gebogen.
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Der Innenstempel 22 und der Außenkörper 25 sind derart an einer üblicherweise mehrteiligen Trageeinrichtung 32 angebracht, dass der Außenkörper 25 gegenüber dem Innenstempel 22 fixiert und der Innenstempel 22 in den Außenkörper 25 eintauchbar und aus diesem wieder herausziehbar ist.
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Weiterhin ist in 7 eine Unterlage 1 für eine erfindungsgemäße Verbundvorrichtung dargestellt, die auf eine auf der der Unterlage 1 zugewandten Seite sehr harte, flache Widerlagerplatte 33 aufgelegt ist.
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8 zeigt in einer Schnittansicht die Anordnung gemäß 7 mit einem nunmehr auf die Unterlage 1 aufgesetzten Setzwerkzeug 21. In dieser Vormontageanordnung liegen die Unterseite 2 des Deformationssockels 3 und die Auflageseite 29 des Außenkörpers 25 flach auf der Unterlage 1 auf. Ausgehend von dieser Vormontageanordnung wird der Innenstempel 22 in Richtung des Außenkörpers 25 und damit das Käfigteil 6 auf den Deformationssockel 3 zu bewegt. Nach Eintritt der zweckmäßigerweise geringfügig nach radial außen ausgestellten Fußabschnitte 8 in den Einführtrichter 28 werden die Fußabschnitte 8 nach radial innen vorgespannt und in einer im Wesentlichen rechtwinkligen Ausrichtung zu der Deckfläche 7 in den Durchführkanal 26 eingeführt.
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9 zeigt die Anordnung gemäß 7 und 8 in einer Zwischenmontageanordnung, in der die Fußabschnitte 8 des Käfigteils 6 unterstützt durch die oben erläuterte Vorspannung bereits teilweise in den Formgebungskanal 31 eingetreten sowie rund gebogen und mit ihren Fußabschnittsspitzen 16 an der Unterlage 1 angestoßen sind. Die Deckfläche 7 des Käfigteils 6 ist dabei noch von der Oberseite 9 des Deformationssockels 3 beabstandet.
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10 zeigt die Anordnung gemäß 7 bis 9 in einer Endmontageanordnung, in der das Käfigteil 6 vollständig auf den Deformationssockel 3 aufgedrückt worden ist, so dass die Deckfläche 7 des als Lasteinleitungselement dienenden Käfigteils 6 nunmehr auf der Oberseite 9 des Deformationssockels 3 aufliegt, die Fußabschnitte 8 mit ihren Eingriffsbereichen 14 vollständig durch den Formgebungskanal 31 durchgetreten und unter erzwungener bogenförmiger Verformung sowie Ablenkung durch die Widerlagerplatte 33 nach radial außen mit ihren Eingriffsbereichen 14 in die Unterlage 1 eingetreten sind. Bei Ausbilden der Unterlage 1 als so genanntes „Preform“ werden dabei die Fasern seitlich verdrängt.
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11 zeigt die Anordnung gemäß 7 bis 10 mit einer fertig hergestellten erfindungsgemäßen Verbundvorrichtung und mit einem ausgehend von der Endmontageanordnung gemäß 10 von der Unterlage 1 abgenommenen Setzwerkzeug 21. Durch das lösbare Halten des Deformationssockels 3 und des Käfigteils 6 an dem Setzwerkzeug 21 ist dies ohne erheblichen Kraftaufwand möglich. Anschließend wird eine als so genannte „Preform“ ausgebildete Unterlage 1 infiltriert, um das Käfigteil 6 stabil zu verankern.
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12 zeigt in einer Draufsicht ein aus einem Metallblech hergestelltes Käfigteil 6 des anhand 1 bis 3 erläuterten Ausführungsbeispiels vor einem Abkanten der bei diesem Ausführungsbeispiel vier Fußabschnitte 8 relativ zu der Deckfläche 7. Aus 12 ist ersichtlich, dass sich das Käfigteil 6 nach Ausstanzen der Grundform aus dem Metallblech in einem einzigen weiteren Arbeitsschritt herstellen lässt.
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13 zeigt in einer Draufsicht ein weiteres, aus einem Metallblech hergestelltes Käfigteil 6 mit insgesamt acht entsprechend dem voranstehend erläuterten Ausführungsbeispiel spitz ausgebildeten Fußabschnitten 8.
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14 zeigt in einer Draufsicht ein weiteres, aus einem Metallblech hergestelltes Käfigteil 6 mit zwei Fußabschnitten 8, die sich einander gegenüberliegend an die Deckfläche 7 anschließen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die von der Deckfläche 7 abgewandten Enden der Fußabschnitte 8 abgerundet ausgebildet, was die Gefahr eines Verletzens der Struktur einer Unterlage 1 gegenüber den voranstehend erläuterten Ausführungsbeispielen mit spitzen Fußabschnittsspitzen 16 verringert.
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15 zeigt in einer Draufsicht ein weiteres, aus einem Metallblech hergestelltes Käfigteil 6 mit zwei in der Grundform entsprechend den Ausführungsbeispielen gemäß 12 und 13 spitz ausgebildeten Fußabschnitten 8, wobei an den Fußabschnittsseitenrändern 15 als Verankerungsmittel eine Anzahl von widerhakenartigen Eingriffsvorsprüngen 34 ausgebildet sind, die sich nach der Montage innig in einer Unterlage 1 verkrallen und damit gegenüber glattwandigen Fußabschnittsseitenrändern 15 die Auszugskraft aus der Unterlage 1 erhöhen.
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16 zeigt in einer Draufsicht ein weiteres, aus einem Metallblech hergestelltes Käfigteil 6 mit zwei in der Grundform entsprechend den Ausführungsbeispielen gemäß 12 und 13 spitz ausgebildeten Fußabschnitten 8, wobei in den Fußabschnitten 8 als Verankerungsmittel eine Anzahl von dreiecksartigen Eingriffszungen 35 ausgebildet sind. Die dreiecksartigen Eingriffszungen 35 sind jeweils mit ihrer Basis zu der jeweiligen Fußabschnittsspitze 16 ausgerichtet und stehen mit der in Richtung der Deckfläche 7 weisenden Spitze aus der Ebene der Fußabschnitte 8 hervor. Auch dadurch erhöht sich gegenüber glattwandigen Fußabschnitten 8 nach der Montage die Auszugskraft des Käfigteils 6 aus einer Unterlage 1.
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17 zeigt ein weiteres, aus einem Metallblech hergestelltes Käfigteil 6 mit zwei in der Grundform entsprechend den Ausführungsbeispielen gemäß 12 und 13 spitz ausgebildeten Fußabschnitten 8, wobei in den Fußabschnitten 8 als Verankerungsmittel eine Anzahl von Eingriffsausnehmungen 36 ausgebildet sind. Bei Ausgestaltung der Unterlage 1 als so genannte „Preform“ lassen sich die Eingriffsausnehmungen 36 beim Infiltrieren mit Harz durchsetzen, so dass sich dadurch nach der Fertigstellung der Verbundvorrichtung die Auszugskraft des Käfigteils 6 aus der Unterlage 1 gegenüber glattwandigen Fußabschnitten 8 erhöht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2013/0340239 A1 [0004]
