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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Gelenkverbindungen zwischen zwei Elementen, die in Bezug zueinander zum Beispiel zwischen zwei äußersten Positionen auf geführte Weise beweglich sind, und hat eine Gelenkverbindungsvorrichtung mit einer Verschiebung zwischen zwei solchen Elementen sowie ein(e) mobile(s) System oder Ausrüstung, das/die eine solche Vorrichtung umfasst, zum Gegenstand.
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In vielen Anwendungen des Stands der Technik ist es bekannt, eine Gelenkverbindung zwischen zwei Elementen umzusetzen, die einerseits eine Verschiebung des ersten Elements in Bezug auf das zweite und gleichzeitig eine Drehung (zumindest begrenzt) dazwischen ermöglicht. Diese zwei Bewegungen können koordiniert und voneinander abhängig sowie vollständig unabhängig sein.
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Es handelt sich somit im Allgemeinen um eine Gelenkverbindungsvorrichtung mit einer Verschiebung zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element, wobei das erste Element zumindest einen Finger oder einen Stift umfasst, der ein Schiebestück bildet, und das zweite Element zumindest eine Furche oder eine Rille umfasst, die eine Gleitfläche bildet. Der oder jeder Finger oder Stift ist in der oder einer Rille oder Furche angebracht und kann einerseits in und entlang der Letzteren geführt verschoben werden und andererseits um die Längs- oder Mittelachse des oder jedes Fingers oder Stiftes gedreht werden, zumindest in einem bestimmten Winkelbereich.
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In den meisten Fällen umfasst die vorstehend genannte Vorrichtung zwei gegenüberliegende und ausgerichtete Finger, die sich in Rillen, deren Form ähnlich derjenigen des zweiten Elements ist, zwischen denen das erste Element angebracht ist, bewegen.
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Eine typische Anwendung dieser Art von Verbindungsmechanismus sind Gelenkverbindungen zwischen einem ersten beweglichen Element zwischen einer aufgeklappten Position und einer zugeklappten Position und einem zweiten festen Element, zum Beispiel zwischen einem Deckel und einem Gehäuse mit einer durch diesen Deckel verschließbaren Öffnung.
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Damit sich die vorstehend genannten Finger in zylindrischer, kreisförmiger Form ohne Blockierung in den Rillen bewegen können und sich vorzugsweise auch frei in Letzteren drehen können, müssen diese Finger einen Durchmesser aufweisen, der etwas kleiner als die Breite der sie aufnehmenden Rillen ist.
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Bei mobilen Systemen oder Ausrüstungen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, erzeugt diese Art von Montage mit einem Spiel (J) jedoch störende Geräusche (Klappern, Rasseln) aufgrund von Vibrationen (der Laufrolle, des Motors), denen sie unterworfen ist.
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Dies ist insbesondere der Fall bei mobilen Systemen der Art eines Head-up-Displays (HUD), bei denen ein beweglicher Deckel seitliche Finger umfasst, die sich in einem Paar Gleitflächen in Form von Ausschnitten oder Rillen bewegen, die auf gegenüberliegenden Seiten in Bezug auf das betreffende System vorgesehen sind.
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Bei den derzeitigen HUD-Systemen der vorstehend genannten Art (siehe zum Beispiel
US 7 659 868 ) sind die Finger und die Gleitflächen derart bemessen, dass ein kleiner Zwischenraum oder ein Spiel zwischen diesen Fingern und den seitlichen Führungswänden der Gleitflächen vorhanden ist, um sprunghafte Verschiebungen zu vermeiden, Blockierungen beim Verschieben zu bemerken und eine einfachere Verschiebung der Finger in den Gleitflächen zu ermöglichen, wodurch die erforderliche Kraft begrenzt werden kann. Dennoch kann dieses Spiel oder dieser Zwischenraum der Ursprung der vorstehend genannten unerwünschten Geräusche sein.
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Das wesentliche Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer vorzugsweise einfachen und handlichen Lösung, welche das vorstehend genannte Problem lösen kann.
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Zu diesem Zweck hat die Erfindung eine Gelenkverbindungsvorrichtung mit einer Verschiebung zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element zum Gegenstand, wobei das erste Element zumindest einen Finger oder einen Stift umfasst, der ein Schiebestück bildet, und das zweite Element zumindest eine Furche oder eine Rille umfasst, die eine Gleitfläche bildet, wobei der oder jeder Finger oder Stift in der oder einer Rille oder Furche angebracht ist und einerseits in und entlang der Letzteren geführt verschoben werden kann und andererseits vorzugsweise um die Längs- oder Mittelachse des oder jedes Fingers oder Stifts gedreht werden kann, zumindest in einem bestimmten Winkelbereich, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der oder jeder Finger oder Stift eine Verbundstruktur aufweist und aus zumindest zwei separaten komplementären und zusammenwirkenden Teilen besteht, die zwischen ihnen mit einem Spiel entlang zumindest einer Richtung senkrecht zur Längs- oder Mittelachse montiert und die einer elastischen Vorspannung unterworfen sind, die dazu dient, die Teile zwischen ihnen zumindest entlang dieser Richtung zu verdrängen, wobei diese Teile dadurch unter elastischem Druck die gegenüberliegenden Seitenwände der Furche oder der Rille, in welcher der Finger oder Stift in Eingriff genommen ist, dauerhaft kontaktieren.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung besser verstanden, welche sich auf eine bevorzugte Ausführungsform bezieht, die beispielhaft und nicht einschränkend bereitgestellt wird und die unter Bezugnahme auf die angehängten schematischen Zeichnungen erläutert wird, in denen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Gelenkdeckels eines Head-up-Display-Systems ist, das eine Gelenkverbindungsvorrichtung mit einer Verschiebung umsetzt;
- 2 eine Ansicht des Details A aus 1 auf einer anderen Ebene in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik ist;
- 3 eine Ansicht des Details A aus 1 in Übereinstimmung mit der Erfindung und gekoppelt entlang einer Ebene senkrecht zur Achse der Rille ist, die insbesondere eine bevorzugte Ausführungsform eines Fingers oder Stifts veranschaulicht, der einen Teil der Vorrichtung gemäß der Erfindung bildet;
- 4 eine Schnittansicht auf einer anderen Ebene des Fingers aus 3 ist;
- 5A und 5B perspektivische Explosionsdarstellungen entlang zweier verschiedener Richtungen eines Stiftes oder Fingers sind, der einen Teil der Vorrichtung gemäß der Erfindung bildet, wobei die zwei Bestandteile zerlegt sind;
- 6A und 6B eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht von zwei Bestandteilen, die in 5A und 5B dargestellt sind, entlang einer Ebene parallel zur Längsachse des Fingers oder Stiftes aus 3 und 4 sind;
- 7A und 7B eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht entlang einer Ebene parallel zur Längsachse des Fingers oder Stiftes, der in 3 und 4 dargestellt ist, sind (wobei die zwei Bestandteile unter der Wirkung von Federelementen maximal verdrängt sind - nicht an den Seitenwänden der Rille anliegend), und
- 8A und 8B perspektivische Ansichten eines Head-up-Displays (HUD) sind, umfassend eine Gelenkverbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit geschlossener und geöffneter Position des Deckels.
- 3 bis 7, gegebenenfalls in Bezug auf 1 bei möglicher praktischer Anwendung, veranschaulichen zumindest teilweise eine Gelenkverbindungsvorrichtung mit einer Verschiebung zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element, wobei das erste Element 1 zumindest einen Finger oder einen Stift 2 umfasst, der ein Schiebestück bildet, und das zweite Element 3 zumindest eine Furche oder eine Rille 4 umfasst, die eine Gleitfläche bildet. Der oder jeder Finger oder Stift 2 ist in der oder einer Rille oder Furche 4 angebracht und kann einerseits in und entlang der Letzteren geführt verschoben werden und andererseits vorzugsweise um die Längs- oder Mittelachse X des oder jedes Fingers oder Stifts 2 gedreht werden, zumindest in einem bestimmten Winkelbereich.
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In Übereinstimmung mit der Erfindung weist der oder jeder Finger oder Stift 2 eine Verbundstruktur auf und besteht aus zumindest zwei separaten komplementären und zusammenwirkenden Teilen 5, 5', die zwischen ihnen mit einem Spiel J (siehe GAP 1 und GAP 2 in 6A) entlang zumindest einer Richtung XP senkrecht zur Längs- oder Mittelachse X montiert und einer elastischen Vorspannung SE unterworfen sind, die dazu dient, die Teile 5, 5' zumindest entlang dieser Richtung XP zu verdrängen, wobei diese Teile 5, 5' dadurch unter elastischem Druck die gegenüberliegenden Seitenwände 7, 7' der Furche oder der Rille 4, in welcher der Finger oder Stift 2 in Eingriff genommen ist, dauerhaft kontaktieren.
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Dank der Erfindung ist das Intervall oder das Spiel zwischen dem Stift oder dem Finger 2 und den Seitenwänden 7 und 7' der Furche oder der Rille 4, die gegenüberliegende Führungsflächen bilden, aufgehoben und der Stift oder Finger 2 liegt dauerhaft an diesen zwei Wänden 7 und 7' an: Folglich werden bei Vibrationen oder wiederholten Stößen keine Geräusche erzeugt.
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Außerdem ermöglicht die elastische Vorspannung SE, der die Teile 5, 5' unterliegen, die Absorption von zumindest einem Teil dieser Vibrationen und verhindert somit ihre Übertragung zwischen den zwei zwischen ihnen verbundenen Elementen 1 und 3.
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Diese elastische Vorspannung SE ermöglicht auch, Herstellungstoleranzen zwischen dem Stift oder dem Finger 2 einerseits und der Furche oder der Rille 4 andererseits aufzufangen. Außerdem ermöglicht die Anpassung der Intensität dieser Vorspannung eine konstruktive Einstellung des Kraftaufwands zum Verschieben der zwei Elemente 1 und 3 zwischen ihnen. Natürlich kann die Rille oder die Furche 4 eine Rückwand umfassen, wie es in den angehängten Figuren gezeigt wird. Sie kann aber auch frei davon sein und aus einem Ausschnitt oder einem Fenster quer in einer Wand bestehen.
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Die Gelenkverbindungsvorrichtung mit einer Verschiebung gemäß der Erfindung kann sich auf einen einzigen Stift oder Finger 2 in einer einzigen Furche oder Rille 4 beschränken. Vorteilhafterweise umfasst eine solche Vorrichtung jedoch zumindest zwei zusammenwirkende Sätze [Finger oder Stift 2/Furche oder Rille 4].
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In Bezug auf eine bevorzugte praktische Ausführungsform und wie beispielhalber in 1 gezeigt, umfasst die Vorrichtung gemäß der Erfindung zwei gegenüberliegende und aufeinander ausgerichtete Finger oder Stifte 2, die an zwei Seitenflächen 1' des ersten Elements 1 angeordnet und jeweils verschiebbar in Eingriff genommen sind und sich um gemeinsame Längsachsen X der zwei Stifte oder Finger 2 drehen können, in zwei Furchen oder Rillen 4, die vereinte Gleitflächen und/oder einen identischen Verlauf bilden, geradlinig oder nicht.
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Wie ebenfalls in den angehängten Figuren gezeigt wird, kann der oder jeder Finger 2 zum Beispiel auf einem Führungsbein oder -arm 1" des ersten Elements 1 gebildet oder angebracht sein, wodurch sich letztlich eine Seitenfläche 1' des Letzteren verlängert. Er kann auch direkt auf dieser Seitenfläche 1' gebildet oder aufgesteckt sein.
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Vorteilhafterweise besteht das erste Element 1 aus einem Deckel, zum Beispiel einem Deckel eines Head-up-Display-Systems 10 eines Kraftfahrzeugs, und besteht das zweite Element 3 aus einem Gehäuse oder einem Rahmen, zum Beispiel dem Schutzgehäuse oder einem Stützrahmen eines Head-up-Display-Systems 10.
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Die Finger oder Stifte 2 können beliebige Querschnitte aufweisen, insbesondere polygonal, elliptisch, quadratisch oder rechteckig, wenn keine Drehbewegung um ihre Achse X vorgesehen ist und lediglich eine geführte Schiebebewegung angestrebt wird.
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Dennoch weist in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform, die auch eine Drehung um die X-Achse ermöglicht, der oder jeder Finger oder Stift 2 eine äußere Form auf, die im Wesentlichen zylindrisch ist, und wobei zumindest die Außenflächen 6 und 6', welche die gegenüberliegenden Seitenwände 7 und7' der Furche oder der Rille 4 kontaktieren, welche sie aufnehmen, eine gebogene Form aufweisen, vorzugsweise mit kreisförmigem Querschnitt, wodurch zumindest eine eingeschränkte Drehung des Fingers oder Stiftes 4 um seine Mittelachse oder Längsachse X in der Furche oder der Rille 4 nach Art eines Zapfens ermöglicht wird.
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Außerdem ermöglicht eine solche äußere Form des Fingers oder Stiftes 2 die Herbeiführung eines quasi linearen Kontakts (zwei gegenüberliegende Kontaktlinien) zwischen Letzterem und den Seitenführungswänden der ihn aufnehmenden Rille oder der Furche.
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Gemäß einem vorteilhaften konstruktiven Merkmal erfolgt der Zusammenbau der Bestandteile 5, 5' des oder jedes Fingers oder Stifts 2 durch eine Direktverbindung 8 anhand einer Zusammenwirkung der Formen zwischen ihnen, umfassend vorteilhafterweise zumindest eine eingreifende Verbindung einer männlichen Verbindungsstelle 8' mit einer weiblichen Verbindungsstelle 8", wobei jede Stelle 8, 8" jeweils zu einem der Bestandteile 5, 5' gehört.
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Wie in 3 bis 6 gezeigt und unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Variation der Erfindung ist der oder jeder als Verbund gebildete Finger oder Stift 2 in zwei zusammenwirkende ergänzende Teile 5 und 5' unterteilt, entlang einer Ebene P, welche die Mittelachse oder Längsachse X enthält, oder gegebenenfalls parallel zu einer solchen Ebene P.
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Um jeden der Teile 5, 5' in Richtung einer der Seitenwände 7, 7' zu ziehen, kann der oder jeder Finger oder Stift 2 zumindest ein zwischen seinen Bestandteilen 5, 5' positioniertes elastisches Element 9, 9' beinhalten, das nach Art einer Kompressionsfeder verformbar ist, vorteilhafterweise mit einer relativ flachen Struktur, bevorzugt in der Form eines verformten Federblatts, zum Beispiel in Z-, M-, N- oder S-Form.
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Vorteilhafterweise sind die zwei Bestandteile 5 und 5' des oder jedes Fingers oder Stiftes 2 durch zumindest eine Verbindung 8 einer männlichen/weiblichen Art zusammengebaut, wobei die männliche Verbindungsstelle 8' aus einer Form besteht, die aus einem 5 der Teile 5, 5' vorsteht oder vorspringt und die weibliche Verbindungsstelle 8" aus einem Hohlraum oder einer Vertiefung von komplementärer Form besteht, bereitgestellt in dem anderen Teil 5", wobei die zwei Stellen 8' und 8" konform und in Bezug zueinander auf eine solche Weise bemessen sind, dass sie eine relative Verschiebung zwischen den zwei montierten Teilen 5 und 5' ermöglichen, entlang einer Richtung XP senkrecht zur Mittelachse oder Längsachse X und der Wirkrichtung der elastischen Vorspannung SE entsprechend. Natürlich können mehrere Montageverbindungen 8 vorgesehen sein (jedes Mal zwischen den Stellen 8' und 8"), zum Beispiel entlang der X-Achse verteilt.
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Um die vorstehend genannte relative Verschiebung zu ermöglichen, muss sich die männliche Stelle 8' in der weiblichen Stelle 8", die sie aufnimmt, zumindest über eine zuvor festgelegte Strecke in der Richtung XP verschieben können.
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Vorteilhafterweise weisen die männliche 8' und weibliche 8" Verbindungsstelle beide eine profilierte Ausgestaltung in der Richtung der Mittelachse oder Längsachse X des betreffenden Fingers oder Stiftes 2 auf, zum Beispiel mit T-förmigem Querschnitt.
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In diesem Fall wird die Montageverbindung 8 der beiden Bestandteile 5 und 5' des oder jedes Stiftes oder Fingers 2 durch Verschachtelung entlang der Längsachse X der männlichen Stelle 8' von einem 5 der Bestandteile 5, 5" in der weiblichen Stelle 8" des anderen Teils 5' erhalten, wobei Klemm- und/oder Arretierungsmittel in finaler Montageposition, miteinander zusammenwirkend oder nicht, eventuell auf einem oder beiden Teilen 5 und 5' vorhanden sind.
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Diese Klemm- oder Arretierungsmittel können zum Beispiel aus Absätzen oder Kerben bestehen, auf denen die Federelemente 9, 9' in Form von Klingen durch elastische Verriegelung (nicht dargestellt) in Eingriff genommen werden.
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Diese Elemente 9, 9' in Form von Klingen sind bevorzugt in Vertiefungen 1 auf dem betroffenen Teil 5 oder 5' befestigt, wobei ihre Grundplatte oder ihr unterer Teil somit vorteilhafterweise auf einer Ebene mit der umgebenden Fläche liegt.
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Vorteilhafterweise ist eine Anzahl von zwei Federelementen 9 und 9' vorhanden, wobei jedes auf einem der zwei Bestandteile 5 und 5' befestigt ist und diese zwei Elemente 9 und 9' beidseitig der Mittelebene angeordnet sind, welche die Achsen X und XP beinhaltet und welche senkrecht zur Montageebene P der zwei Teile ist, vorzugsweise beidseitig der profilierten zusammenwirkenden Stellen 8' und 8" der Verbindung 8.
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Um eine gute Verteilung der elastischen Vorspannung SE auf der Ebene der Schnittstelle zwischen den beiden Bestandteilen 5 und 5' zu erreichen, umfasst jeder Finger oder Stift 2 vorteilhafterweise zumindest zwei elastische Vorspannmittel 9 und 9', vorteilhafterweise in Form von Kompressionsfedern, die beidseitig der zusammenwirkenden profilierten Verbindungsstellen 8' und 8" angeordnet sind, beide fest mit einem der Bestandteile 5, 5' verbunden oder nicht (wie 5 und 6 zeigen, kann jeder Teil 5 und 5' ein Federelement 9 und 9' umfassen, welches den anderen Teil in Eingriff nimmt).
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Im Falle einer Umsetzung gemäß 5 bis 7, also mit einer männlichen 8' und weiblichen 8" Stelle mit T-Querschnitt, weist der weibliche hohle T-Querbalken eine Tiefe auf, die ausgeprägter als die Dicke des männlichen gefüllten T-Querbalkens ist, um die relative Verschiebung zwischen den beiden Teilen 5 und 5' im zusammengebauten Zustand in die Richtung XP zu ermöglichen.
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Der Unterschied zwischen dieser Tiefe und dieser Dicke bestimmt den maximal möglichen Wert der Verschiebung (siehe GAP 1 und GAP 2 in 7A).
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Wie in 3 und 4 beispielhalber gezeigt, ist einer 5 der beiden Bestandteile 5, 5' des oder jedes Stiftes oder Fingers 2 fest mit einer Seitenfläche 1' des ersten Elements 1 verbunden, gegebenenfalls aus einer einzelnen Halterung mit Letzterem gebildet oder auf Letzterem durch eine Verbindungsachse 2' befestigt, wobei die Montage der beiden Teile 5 und 5' vorteilhafterweise konstruktiv verriegelt ist, in der Richtung der Längs- oder Mittelachse X durch Eingriffnahme des betrachteten Fingers oder des Stiftes 2 mit der entsprechenden Furche oder Rille 4.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung, das aus 3 und 4 hervorgeht, erstreckt sich die Rille oder die Furche 4 in einer Ebene PE und ist vollständig darin untergebracht, und ist die Dreh- oder Schwenkachse des ersten Elements 1 in Bezug auf das zweite Element 3, welche der Längs- oder Mittelachse X des einmaligen Fingers oder Stiftes 2 oder den kombinierten Längs- oder Mittelachsen X der zwei ausgerichteten Finger oder Stifte 2 entspricht, senkrecht zur Ebene PE. Außerdem kann das erste Element 1 eventuell auf Höhe jeder seiner zwei Seitenflächen 1' Gleitelemente 12 mit Führung auf der Wand oder der Schiene 4' des zweiten Elements 3 umfassen, umfassend die Furche oder die Rille 4, in welcher der jeweilige Finger oder Stift 2 in Eingriff genommen ist, wobei diese Gleitelemente mit Führung zum Beispiel aus gegenüberliegenden Kufen 12 bestehen, die auf gegenüberliegenden Flächen der Wand oder der Schiene 4' in Eingriff genommen werden.
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Vorzugsweise sind die Bestandteile 5, 5' des oder jedes Stiftes oder Fingers 2 aus einem festen Kunststoffmaterial hergestellt, das einen schwachen Reibungskoeffizienten in Bezug auf Material aufweist, vorteilhafterweise gleich einem festen Kunststoff, der die Seitenwände 7, 7' der ihn aufnehmenden Furche oder der Rille 4 bildet.
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Schließlich betrifft die Erfindung gemäß einem anderen Aspekt und wie in 1, 8A und 8B gezeigt, auch eine Ausrüstung 10 eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Head-up-Display-System, umfassend insbesondere ein Schutzgehäuse oder einen Stützrahmen 3, deren/dessen obere Öffnung durch einen versenkbaren Deckel 1 verschließbar ist, sich drehend und geführt in Gleitflächen 4 des Rahmens oder Gehäuses 3, wobei das System 10 dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine Gelenkverbindungsvorrichtung mit einer Verschiebung wie vorstehend beschrieben umfasst.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebene und in den angehängten Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschränkt. Modifikationen sind nach wie vor möglich, insbesondere in Bezug auf die Bildung verschiedener Elemente oder durch Austausch mit technischen Äquivalenten, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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