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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugkraftstofftank für ein Kraftfahrzeug.
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Ein Fahrzeugkraftstofftank umfasst einen Kraftstoffbehälter, in dem ein Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs aufgenommen werden kann. Der Kraftstoffbehälter ist üblicherweise über mehrere Halteelemente, die ebenfalls Teil des Fahrzeugkraftstofftanks sind, an der Fahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs befestigt.
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Die Halteelemente unterliegen dabei besonderen Anforderungen hinsichtlich des Schwingungs- und Vibrationsverhaltens, da über die Halteelemente die auftretenden Schwingungen und Vibrationen gedämpft werden müssen. Ferner sollen die Halteelemente die Schwingungen und Vibrationen der Fahrzeugkarossiere vom Kraftstoffbehälter entkoppeln, sodass dieser weitestgehend schwingungsfrei an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sind die Halteelemente aufwändig ausgebildet.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arten von Fahrzeugkraftstofftanks bekannt. Beispielsweise gibt es im Stand der Technik Fahrzeugkraftstofftanks, die einen Kraftstoffbehälter aus einem Blech sowie ein daran angeschweißtes Halteelement aufweisen, das ebenfalls aus einem Blech besteht. Diese Fahrzeugkraftstofftanks weisen jedoch Nachteile hinsichtlich der Schwingungs- bzw. Vibrationsentkopplung auf, da die Herstellung der Halteelemente sehr kompliziert und kostenintensiv ist, um die gewünschten Entkoppelungs- und Dämpfeigenschaften der Halteelemente realisieren zu können. Zudem unterliegen die derartig hergestellten Fahrzeugkraftstofftanks größeren Toleranzen bei der Fertigung, weshalb die Abstimmung gerade hinsichtlich der Dauerbelastbarkeit sehr zeitaufwendig ist.
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Ferner sind aus dem Stand der Technik Fahrzeugkraftstofftanks bekannt, die einen Kraftstoffbehälter aus einem Kunststoff aufweisen. Bei diesen aus einem Kunststoff gefertigten Kraftstoffbehältern handelt es sich um sogenannte Blasformtanks, bei denen die Halteelemente ebenfalls aus einem Kunststoff gebildet sind. Die Halteelemente werden in einem Spritzgießverfahren kostengünstig hergestellt und anschließend während des Blasformprozesses des Kraftstoffbehälters als Einlegeteile verwendet, um mit dem Kraftstoffbehälter verbunden zu werden. Die Anbindung der Halteelemente erfolgt demnach bei der Herstellung des Kraftstoffbehälters.
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Die Fahrzeugkraftstofftanks mit einem Kraftstoffbehälter aus einem Kunststoff weisen jedoch Nachteile hinsichtlich des Aufprallverhaltens bei einem Unfall auf. Ferner gibt es bei der Herstellung von Kraftstoffbehältern aus Kunststoff Probleme mit den HC-Emissionen, also der Emission von flüchtigen Kohlenwasserstoffen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrzeugkraftstofftank bereitzustellen, mit dem die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Fahrzeugkraftstofftank gelöst, mit einem Kraftstoffbehälter aus einem Blech und einem am Kraftstoffbehälter befestigten, separat vom Kraftstoffbehälter hergestellten Halteelement zur fahrzeugseitigen Befestigung des Fahrzeugkraftstofftanks, wobei das Halteelement einen Flansch aufweist, an dem es am Kraftstoffbehälter befestigt ist, und wobei das Halteelement zumindest einen ersten Abschnitt aufweist, der aus einem Kunststoffmaterial ist.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist es, einen Fahrzeugkraftstofftank zu schaffen, das wenigstens ein Halteelement aufweist, das einfach und kostengünstig hergestellt werden kann und zur Anbindung an einem Kraftstoffbehälter aus einem Blech geeignet ist. Die Herstellung ist vereinfacht und kostengünstig, da das Halteelement zumindest abschnittsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, sodass komplexere Geometrien leichter verwirklichbar sind als bei den bekannten Blechteilen. Ferner ist es möglich, die Emissionen bei der Herstellung des Fahrzeugkraftstofftanks zu verringern und die Beständigkeit zu verbessern, da ein Kraftstoffbehälter aus einem Blech verwendet wird.
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Ein Aspekt sieht vor, dass zumindest der erste Abschnitt zur Anbindung von Komponenten oder zur Entkopplung von Schwingungen und/oder Stößen ausgebildet ist. An den ersten, aus einem Kunststoffmaterial gebildeten Abschnitt können beispielsweise Karosseriebauteile, eine Sitzbank, Schlösser oder diverse andere Teile angebunden werden. Dieser erste Abschnitt dient beispielsweise aufgrund seines Materials zur Vibrationsentkopplung und zur Schlagabsorption. Des Weiteren kann in einfacher und kostengünstiger Weise eine Aufnahme im Halteelement für Schwingungsentkopplungselemente ausgebildet werden.
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Der Flansch lässt sich auch komplett oder im Kontaktbereich mit dem Kraftstoffbehälter aus Kunststoff ausbilden. Die Vibrationsentkopplung und die Schlagabsorption können verbessert werden, da das gesamte Halteelement hierzu dienen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform besteht das Halteelement aus zumindest zwei unterschiedlichen Materialien. Demnach weist der Fahrzeugkraftstofftank wenigstens ein als Hybridbauteil ausgebildetes Halteelement auf, das einfach und kostengünstig hergestellt werden kann und die Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten unterschiedlichen Bauarten vereint. Hierdurch ist eine Mischung der Anbindungsarten möglich, insbesondere der Anbindung an den Kraftstoffbehälter und der Anbindung an die Fahrzeugkarosserie.
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Beispielsweise kann das Halteelement wenigstens einen zweiten Abschnitt aufweisen, der aus einem Blech ausgebildet ist und daher in einfacher Weise und noch kostengünstiger hergestellt werden kann.
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Ferner ist denkbar, das Halteelement an den Kraftstoffbehälter anzuschweißen.
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Der erste Abschnitt hat z. B. eine im Vergleich zum zweiten Abschnitt komplexe Geometrie. Hierdurch wird der Herstellungsprozess des Halteelements weiter vereinfacht, da die komplexe Geometrie durch den aus Kunststoff gefertigten Teil realisiert ist, was insbesondere in einem Spritzgussverfahren einfach zu realisieren ist. Die einfache Geometrie des zweiten Abschnitts kann dagegen in kostengünstiger Weise durch einen Abschnitt aus einem anderen Material, wie einem Blech, bereitgestellt werden. Hierdurch wird das Spritzgussverfahren nur auf den Teil des Halteelements angewandt, der mittels eines Blechs nur in sehr aufwändiger Weise zu realisieren wäre.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das Halteelement im Wesentlichen vollständig aus dem Kunststoffmaterial gebildet ist. Hierbei stellt das Kunststoffmaterial die Anbindungsbereiche des Halteelements bereit, also den Befestigungsabschnitt an der Fahrzeugkarosserie sowie den Flansch zur Befestigung am Kraftstoffbehälter.
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Wenn das Blech einen Trägerkern bildet, wird dieser in das Kunststoffmaterial zumindest teilweise eingebettet. Das Blech kann dabei zur Ausbildung einer gewissen Steifigkeit des Halteelements dienen. Ferner lässt sich das Blech auch nur abschnittsweise in Kunststoffmaterial einbetten, um so ein Halteelement auszubilden, das einen ersten Anbindungsabschnitt aufweist, mit dem das Halteelement beispielsweise fahrzeugseitig befestigt werden kann, und einen zweiten Anbindungsabschnitt, den Flansch, mit dem das Halteelement am Kraftstoffbehälter befestigt ist. Der eingebettete Abschnitt des Blechs hat z. B. zumindest eine Öffnung, durch die Kunststoff hindurch verläuft, um eine sichere Verankerung des Blechs im Kunststoff zu erreichen.
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Das Halteelement wird so am Kraftstoffbehälter befestigt, dass es nur durch Zerstörung von ihm lösbar ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Halteelement mit seinem Flansch an den Kraftstoffbehälter angenietet sein, insbesondere mittels Stanznieten. Hierdurch ist sichergestellt, dass keine Verformung des Halteelements oder des Kraftstoffbehälters auftritt, wie dies bei einem Schweißverfahren aufgrund der eingebrachten Wärme der Fall ist. Schweißverzüge werden somit vermieden.
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Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugkraftstofftanks gelöst, mit einem Kraftstoffbehälter aus einem Blech und einem Halteelement zur fahrzeugseitigen Befestigung des Fahrzeugkraftstofftanks, mit den folgenden Schritten:
- a) Bereitstellen eines Blech,
- b) zumindest teilweise Umspritzen des Blechs mit einem Kunststoffmaterial zur Bildung des Halteelements, und
- c) Befestigen des Halteelements am Kraftstoffbehälter, insbesondere durch Nieten.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein Fahrzeugkraftstofftank bereitgestellt werden, der die Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Arten miteinander verbindet, sodass eine hohe Aufprallbeständigkeit des Fahrzeugkraftstofftanks bei gleichzeitiger Schwingungs- bzw. Vibrationsentkopplung sichergestellt ist.
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Ferner kann das Blech vor Schritt b) umgeformt werden, insbesondere maximal ein Umformschritt durchgeführt werden. Hierdurch ist ein besonders einfaches Herstellungsverfahren sichergestellt, da das Blech einen sehr einfach geformten Teil des Halteelements ausbildet, wodurch zeitaufwendige Umformungsprozesse des Blechs eingespart werden können. In dem einen Umformschritt kann das Blech mehrfach umgeformt werden. Das Blech kann somit in dem einen Umformschritt der maximalen Anzahl an möglichen Umformungen bzw. Umstellungen unterliegen, die in einem Umformschritt gebildet werden können.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugkraftstofftanks gemäß einer ersten Ausführungsform,
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2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der 1,
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3 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugkraftstofftanks gemäß einer zweiten Ausführungsform,
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4 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugkraftstofftanks gemäß einer dritten Ausführungsform, und
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5 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugkraftstofftanks gemäß einer vierten Ausführungsform.
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In der 1 ist ein Fahrzeugkraftstofftank 10 gezeigt, der einen Kraftstoffbehälter 12 aus einem Blech aufweist.
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Der Fahrzeugkraftstofftank 10 umfasst ferner wenigstens ein Halteelement 14, das separat vom Kraftstoffbehälter 12 ausgebildet, aber am Kraftstoffbehälter 12 dauerhaft befestigt ist.
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Das Halteelement 14 weist einen Flansch 16 auf, mit dem das Halteelement 14 am Kraftstoffbehälter 12 befestigt ist, und einen Befestigungsabschnitt 18, der zur Anbindung des Halteelements 14 an einer hier nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist.
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In der gezeigten Ausführungsform ist das Halteelement 14 als ein Hybridbauteil ausgebildet, das einen ersten Abschnitt 20 aus einem Kunststoffmaterial sowie einen zweiten Abschnitt 22 aus einem Blech aufweist.
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Der erste Abschnitt 20 umfasst in der gezeigten Ausführungsform den Befestigungsabschnitt 18 sowie einen Verbindungsbereich 24, mit dem der erste Abschnitt 20 mit dem aus dem Blech hergestellten zweiten Abschnitt 22 gekoppelt ist.
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Der Befestigungsabschnitt 18 ist z. B. durch zwei Vorsprünge 26 ausgebildet, die vom Verbindungsbereich 24 vorstehen und eine Materialstärke D von 10 mm bis 18 mm aufweisen. Diese Materialstärke stellt sicher, dass das Halteelement 14 bei der Anbindung an die Fahrzeugkarosserie schwingungsentkoppelnd wirkt.
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Zur Anbindung des Halteelements 14 bzw. des Fahrzeugkraftstofftanks 10 an eine Fahrzeugkarosserie weist der Befestigungsabschnitt 18 jeweils eine Öffnung 28 an den Vorsprüngen 26 auf, durch die sich ein Befestigungselement erstrecken kann. Bei den Befestigungsmitteln kann es sich um eine Schraube, einen Bolzen oder einen Niet handeln.
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Der zweite Abschnitt 22, der aus einem Blech gefertigt ist, umfasst wie bereits erwähnt den Flansch 16, der durch ein Tragblech 30 ausgebildet ist, das mit dem Kraftstoffbehälter 12 z. B. verschweißt ist, was nicht einschränkend zu verstehen ist.
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Ferner umfasst der zweite Abschnitt 22 einen Trägerkern 32, der mit dem aus dem Tragblech 30 bestehenden Flansch 16 ebenfalls verschweißt ist. Die entsprechende Schweißnaht 34 ist in 1 gezeigt.
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Der Trägerkern 32 ist zudem mit dem Verbindungsbereich 24 des ersten Abschnitts 20 verbunden, sodass der Verbindungsbereich 24 und der Trägerkern 32 den Übergang vom Kunststoffmaterial des ersten Abschnitts 20 zum Blech des zweiten Abschnitts 22 bilden. Hierzu ist der Trägerkern 32 in das Kunststoffmaterial des Verbindungsbereichs 24 zumindest teilweise eingebettet. Dies ist während der Herstellung des Halteelements 14, das separat vom Kraftstoffbehälter 12 hergestellt worden ist, dadurch erreicht worden, dass das Blech des Trägerkerns 32 zumindest teilweise von dem Kunststoffmaterial des ersten Abschnitts 20 umspritzt worden ist.
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Dies ist insbesondere in der 2 gezeigt, in der der Fahrzeugkraftstofftank 10 der 1 in einer Schnittansicht entlang der Linie A-A dargestellt ist. Aus der Schnittansicht wird deutlich, dass das Blech des Trägerkerns 32 teilweise in das Kunststoffmaterial des Verbindungsbereichs 24 eingebettet ist.
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Ferner geht aus der 2 hervor, dass der Verbindungsbereich 24 sowie der Befestigungsabschnitt 18 bzw. die Vorsprünge 26 einteilig ausgebildet sind.
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Demnach ist ein Fahrzeugkraftstofftank 10 ausgebildet, der ein Halteelement 14 aufweist, das separat vom Kraftstoffbehälter 12 hergestellt worden ist und zudem aus zumindest zwei unterschiedlichen Materialien besteht. Bei einem derartigen Halteelement 14 handelt es sich somit aufgrund der unterschiedlichen Materialien um ein Hybridbauteil.
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Der erste Abschnitt 20, welcher aus einem Kunststoffmaterial hergestellt worden ist und daher zur Schwingungsentkopplung dient, weist im Vergleich zum zweiten Abschnitt 22 eine komplexere Geometrie auf. Hierdurch kann das Halteelement 14 in besonders einfacher und kostengünstiger Weise hergestellt werden, da das Blech des zweiten Abschnitts 22 nicht kompliziert umgeformt werden muss, um die schwingungsentkoppelnden Eigenschaften aufweisen zu können.
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In der gezeigten Ausführungsform ist das Blech des zweiten Abschnitts 22 an seinen Rändern umgeformt worden, bevor es mit dem ersten Abschnitt 20 umspritzt worden ist.
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Der Flansch 16 kann alternativ zu der gezeigten Schweißverbindung mit dem Kraftstoffbehälter 12 über Stanznieten verbunden sein.
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Ferner kann der zweite Abschnitt 22 aus einem anderen Material als einem Metallblech ausgebildet sein.
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In der 3 ist ein erfindungsgemäßer Fahrzeugkraftstofftank 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt, die sich von der ersten Ausführungsform dahingehend unterscheidet, dass der zweite Abschnitt 22 aus einem einzigen Blech ausgebildet ist, also ohne Tragblech 30.
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Der Flansch 16 sowie der Trägerkern 32 sind somit einstückig ausgebildet und nicht über eine Schweißnaht miteinander verbunden. Das Blech des zweiten Abschnitts 22 ist einmal umgeformt worden, um den Flansch 16 auszubilden, mit dem das Halteelement 14 am Kraftstoffbehälter 12 befestigt werden kann.
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Das Blech des zweiten Abschnitts 22 kann in dieser Ausführungsform vor oder nach dem Umspritzen mit dem ersten Abschnitt 20 umgeformt worden sein, um den Flansch 16 auszubilden.
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Die Befestigung des Halteelements 14 über den zweiten Abschnitt 22 am Kraftstoffbehälter 12 ist in der gezeigten Ausführungsform mittels Stanznieten 36 erfolgt. Hierdurch ist sichergestellt, dass kein Wärmeeintrag in den Kraftstoffbehälter 12 oder den zweiten Abschnitt 22 eingebracht wird, der zu Schweißverzügen führen würde.
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Über die Anzahl der Stanznieten 36 kann die Kraftverteilung und Kraftübertragung entsprechend eingestellt werden.
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Alternativ kann die Anbindung aber auch hier wie in der ersten Ausführungsform gemäß der 1 durch ein Schweißverfahren erfolgen.
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In der 4 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugkraftstofftanks 10 gezeigt, bei dem das gesamte Halteelement 14 aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist.
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In dieser Ausführungsform ist demnach sowohl der erste Abschnitt 20 als auch der zweite Abschnitt 22 aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet, wobei das Halteelement 14 über seinen zweiten Abschnitt 22 mit dem Kunststoffbehälter 12 über Stanznieten 36 verbunden ist. Demnach ist das gesamte Halteelement 14 einstückig ausgebildet, wie aus der 4 hervorgeht.
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Aufgrund der unterschiedlichen Materialien im Kontaktbereich des Kraftstoffbehälters 12 mit dem Halteelement 14 ist eine mechanische Verbindung gegenüber einer Schweißverbindung bevorzugt.
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In einer vierten Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist, ist das Halteelement 14 als Hybridbauteil ausgebildet, das zwei Materialien umfasst. Der aus einem Blech ausgebildete Trägerkern 32 ist in dieser Ausführungsform vollständig in einem Kunststoffmaterial eingebettet.
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Der Trägerkern 32 erstreckt sich in der gezeigten Ausführungsform bis in den ersten Abschnitt 20 hinein, der die komplexere Geometrie aufweist, die zur Stoßabsorption und zur Vibrationsentkoppelung vorgesehen ist.
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Demnach trägt der Trägerkern 32 zur Erhöhung der Steifigkeit des Halteelements 14 insbesondere im Übergangsbereich vom zur Schwingungsentkopplung vorgesehenem ersten Abschnitt 20 zum Flansch 16 bei.
