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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Bauteils an einem Trägerbauteil, insbesondere einem Trägerbauteil eines Fahrzeugs, umfassend ein in eine Öffnung des Trägerbauteil einsetzbares Halteelement mit Rastmitteln zum lösbaren Verrasten an der Öffnung des Trägerbauteils und ein in das Halteelement einsetzbares Verriegelungselement, wobei bei in das Halteelement eingesetztem Verriegelungselement die Rastmittel des Halteelements gegen ein Lösen der Verrastung blockiert sind.
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Mit solchen Befestigungsvorrichtungen werden beispielsweise Bauteile an Trägerbauteilen von Fahrzeugen, wie Pkw oder Lkw, befestigt. Bei den Trägerbauteilen kann es sich beispielsweise um Teile eines Radkastens oder eines Schwellers handeln. Bei den Bauteilen kann es sich beispielsweise um Verkleidungsbauteile handeln.
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Zur Befestigung von Verkleidungsteilen an Radkästen sind streifenförmig applizierte Klebstoffe bekannt. Diese setzen für eine zuverlässige Befestigung allerdings eine saubere und glatte Anlagefläche voraus, auf die das Bauteil mit ausreichender Kraft gedrückt werden kann. Kommt es zu einer nicht über die gesamte Klebefläche sicheren Klebeverbindung, führt dies zu einer mangelnden Abdichtung und Korrosion durch korrosionsfördernde Stoffe. Ein besonderes Problem stellt dies bei im Außenbereich eines Fahrzeugs anzubringenden Bauteilen dar. Außerdem führt eine nicht ordnungsgemäße Verklebung des Bauteils auch zu verringerten Haltekräften.
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Es sind darüber hinaus Clips als Befestigungsvorrichtungen und Befestigungsvorrichtungen mit einer in eine Öffnung des Trägerbauteil einzusetzenden Befestigungstülle (Grommet) bekannt, in die zur Befestigung eine Schraube eingeschraubt wird. Die Montage mit einer zusätzlichen Schraube ist aufwendig. Darüber hinaus bieten diese Befestigungsvorrichtungen im Betrieb nicht immer eine zuverlässige Abdichtung und damit einen ausreichenden Korrosionsschutz.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die bei einfacher Montage eine jederzeit zuverlässige Abdichtung der Öffnung des Trägerbauteils erreicht.
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Für eine Befestigungsvorrichtung der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass das Halteelement einen Dichtungsring zur dichtenden Anlage an der Öffnung des Trägerbauteils aufweist, der im in die Öffnung des Trägerbauteil eingesetzten Zustand von gegenüberliegenden Seiten dichtend an dem Trägerbauteil anliegt.
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Das Trägerbauteil kann ein Trägerbauteil eines Fahrzeugs, wie eines Pkw oder Lkw, sein. Bei dem Trägerbauteil kann es sich beispielsweise um ein Radkastenträgerbauteil oder ein Schwellerbauteil des Fahrzeugs handeln. Das an dem Trägerbauteil zu befestigende Bauteil kann zum Beispiel ein Verkleidungsbauteil sein. Das Trägerbauteil kann insbesondere im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet sein, wo es Schmutz und Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Das Trägerbauteil kann zum Beispiel ein Metallbauteil sein. Das Bauteil kann zum Beispiel ein Kunststoffbauteil sein.
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Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung weist ein Halteelement und ein in das Halteelement einsetzbares Verriegelungselement auf. Halteelement und Verriegelungselement können getrennte Elemente sein. Es ist aber auch denkbar, dass es sich um im Rahmen einer Herstellung einstückig verbundene Elemente handelt. Diese einstückige Verbindung kann im Rahmen der Montage, insbesondere der Relativbewegung im Zuge des Einsetzens des Verriegelungselements in das Halteelement, gelöst, beispielsweise aufgebrochen werden. Das Halteelement und/oder das Verriegelungselement können aus Kunststoff bestehen. Die Herstellung von Halteelement und/oder Verriegelungselement ist beispielsweise im Spritzgussverfahren möglich. Auch der Dichtungsring kann in einem Spritzgussverfahren, insbesondere einem 2K-Spritzgussverfahren, an dem Halteelement angebracht werden.
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Das Verriegelungselement besitzt einen geschlossenen Boden und geschlossene Seitenwände. Im vollständig montierten Zustand besteht eine Schnittstelle zwischen dem Halteelement und der Öffnung des Trägerbauteils, die gegen den Durchtritt von Schmutz und Feuchtigkeit zu sichern ist. Diese Schnittstelle ist erfindungsgemäß durch den Dichtungsring zuverlässig abgedichtet, indem dieser sich im Bereich der Öffnung im Gegensatz zu dem eingangs erläuterten Stand der Technik von zwei gegenüberliegenden Seiten, insbesondere also einer Außen- und einer Innenseite, an das Trägerbauteil anlegt. Der Dichtungsring liegt dabei vollständig umlaufend dichtend an der die Öffnung begrenzenden Oberfläche des Trägerbauteils an. Im vollständig in das Halteelement eingesetzten Zustand des Verriegelungselements kann das Verriegelungselement den Dichtungsring darüber hinaus an das Trägerbauteil pressen, wodurch die Abdichtung weiter verbessert wird. Die Korrosionsgefahr wird erfindungsgemäß minimiert.
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Im oben erläuterten Stand der Technik mit einem Clip bzw. einer Befestigungstülle (Grommet) und einer Schraube liegt eine Dichtung dagegen jeweils nur an einer Außenseite des Trägerbauteils an. Dadurch wird ein zuverlässiger Korrosionsschutz nicht immer ausreichend gewährleistet. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit einem lösbar an dem Trägerbauteil verrastenden Halteelement und einer Verriegelung des Halteelements gegen ein Lösen durch Einsetzen des Verriegelungselements in das Halteelement erlaubt einerseits eine einfache (Vor-)Montage des Halteelements, wobei der Dichtungsring teilweise durch die Öffnung des Trägerbauteils hindurchgedrückt wird. Im eingangs erläuterten Stand der Technik ist dies schwierig, da dort der Clip oder die Befestigungstülle (Grommet) mit wesentlich höherer Montagekraft durch die Öffnung gedrückt werden müssen, da diese die Haltekraft im montierten Zustand allein bereitstellen müssen. Bei der Erfindung können für das Eindrücken des Halteelements dagegen geringere Montagekräfte realisiert werden, da nach dem Einsetzen des Halteelements eine Verriegelung durch das Verriegelungselement erfolgt. Diese geringeren Montagekräfte erlauben das erfindungsgemäße Einsetzen des Dichtungsrings in die Öffnung, so dass dieser sich von gegenüberliegenden Seiten an das Trägerbauteil anlegt. Gleichzeitig sind bei geringen Montagekräften eine sichere Verriegelung des Halteelements und hohe Haltekräfte realisiert.
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Die Montage der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ist besonders einfach durch einfaches Eindrücken in die Öffnung des Trägerbauteils möglich. Es sind keine zusätzlichen Befestigungsmittel, wie Schrauben oder ähnliches, über das Halteelement und das Verriegelungselement hinaus erforderlich. Die Befestigungsvorrichtung kann also insbesondere nur das Halteelement und das Verriegelungselement umfassen. Aufgrund der besonders guten Abdichtung wäre es sogar möglich, die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung vor Aufbringen einer Antikorrosionsbeschichtung auf das Trägerbauteil an dem Trägerbauteil zu befestigen.
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Gemäß einer Ausgestaltung können das Verriegelungselement und/oder das Halteelement Verbindungsmittel aufweisen, die das Verriegelungselement im vollständig in das Halteelement eingesetzten Zustand mit dem Halteelement verbinden. Die Verbindungsmittel stellen sicher, dass sich das Verriegelungselement im vollständig in das Halteelement eingesetzten Zustand nicht unerwünscht aus dem Halteelement löst. Die Verbindungsmittel können beispielsweise Rastmittel sein.
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Beispielsweise können das Halteelement und das Verriegelungselement korrespondierende Rastervorsprünge und/oder Rastaufnahmen besitzen. Es ist aber auch möglich, dass das Verriegelungselement durch einen Presssitz in dem Halteelement mit diesem verbunden ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können das Verriegelungselement und/oder das Halteelement Vorverbindungsmittel aufweisen, die das Verriegelungselement in einem teilweise in das Halteelement eingesetzten Zustand mit dem Halteelement vorverbinden. Durch die Vorverbindungsmittel wird eine Vormontage des Verriegelungselements in dem Halteelement ermöglicht, die beispielsweise eine verliersichere Anlieferung von vorverbundenem Halteelement und Verriegelungselement an einen Montageort ermöglicht. Als Vorverbindungsmittel kommen wiederum beispielsweise Rastmittel in Frage. Beispielsweise können das Halteelement und das Verriegelungselement wiederum korrespondierende Rastvorsprünge und/oder Rastaufnahmen besitzen. Es ist aber wiederum auch möglich, dass das Verriegelungselement durch einen lösbaren Presssitz in dem Halteelement mit diesem vorverbunden ist. Es kann vorgesehen sein, dass das Verriegelungselement in dem vorverbundenen Zustand eine elastische Bewegung der Rastmittel des Halteelements im Wesentlichen nicht blockiert, so dass das Halteelement unter elastischer Verformung der Rastmittel in die Öffnung des Trägerbauteils eingesetzt und daran verrastet werden kann. Die durch die Vorverbindungsmittel bereitgestellten Haltekräfte können insbesondere so gewählt werden, dass bei einem Aufdrücken der vorverbundenen Befestigungsvorrichtung zunächst das Halteelement unter elastischer Verformung der Rastmittel in die Öffnung des Trägerbauteils eingesetzt wird, bevor das Verriegelungselement (weiter) in das Halteelement eingeschoben wird und so die Befestigungsvorrichtung an dem Trägerbauteil verriegelt wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das Halteelement als Rastmittel mehrere elastische Federbeine aufweisen, die im in die Öffnung des Trägerbauteils eingesetzten Zustand des Halteelements lösbar an der Öffnung des Trägerbauteils verrasten. Das Verriegelungselement kann mindestens einen Verriegelungsabschnitt aufweisen, der im in das Halteelement eingesetzten Zustand des Verriegelungselements eine Bewegung der elastischen Federbeine nach innen blockiert. Die Federbeine hintergreifen die Öffnung des Trägerbauteils. Im Zuge des Einsetzens erfolgt eine elastische Verformung der Federbeine nach innen, so dass sie durch die Öffnung hindurch gelangen. Nach Durchtreten der Öffnung erfolgt eine Rückverformung nach außen zum Hintergreifen der Öffnung. Es ist auch möglich, dass die Federbeine durch den Verriegelungsabschnitt des Verriegelungselements unter elastischer Verformung nach außen gedrückt werden und in dieser nach außen gedrückten Position gehalten werden. Dadurch wird einerseits die Verriegelung verstärkt. Andererseits kann dadurch der Dichtungsring an das Trägerbauteil gepresst werden. Die Federbeine können beispielsweise gleichmäßig über den Umfang des Halteelements verteilt sein. Beispielsweise können vier oder mehr als vier Federbeine, wie sechs oder acht Federbeine, vorgesehen sein. Durch die Federbeine erfolgt eine besonders einfache Montage durch Eindrücken in die Öffnung des Trägerbauteils. Gleichzeitig ist eine Demontage möglich und es wird ein sicherer Halt bei hohen Haltekräften realisiert.
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Der Dichtungsring kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung im Querschnitt ein U-Profil bilden. Der Dichtungsring kann insbesondere im Wesentlichen über den gesamten Umfang ein U-Profil bilden. Durch das U-Profil erfolgt eine besonders gute Abdichtung, da sich der Dichtungsring im Bereich der Öffnung des Trägerbauteils an gegenüberliegende Seiten des Trägerbauteils und darüber hinaus an die die Öffnung begrenzende Kante des Trägerbauteils anlegt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann sich der Dichtungsring bei vollständig in das Halteelement eingesetztem Verriegelungselement auch dichtend an das Verriegelungselement anlegen. Es wird dadurch eine weiter verbesserte Abdichtung erreicht, da auch die Schnittstelle zwischen dem Verriegelungselement und dem Halteelement zuverlässig abgedichtet wird. Der Dichtungsring liegt dabei vollständig umlaufend dichtend an dem Verriegelungselement an. Sofern in dieser Anmeldung von einem Dichtungsring gesprochen wird, kann dieser einstückig ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass der Dichtungsring aus mehreren getrennt voneinander ausgebildeten beispielsweise ringförmigen Abschnitten ausgebildet ist. Beispielsweise könnte der an dem Trägerbauteil anliegend ringförmige Abschnitt des Dichtungsringes getrennt ausgebildet sein von dem an dem Verriegelungselement anliegenden Abschnitt des Dichtungsringes.
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Der Dichtungsring kann aus einem Heißklebematerial bestehen. Ein solches Heißklebematerial wird durch Wärmeeinwirkung verflüssigt und legt sich dann abdichtend an das Trägerbauteil und gegebenenfalls das Verriegelungselement an, so dass im anschließend wiedererkalteten und verfestigten Zustand eine besonders sichere Abdichtung erreicht wird. Die Wärmeeinwirkung kann zum Beispiel im Rahmen einer Ofenbehandlung im Zuge der Montage eines Fahrzeugs erfolgen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das Verriegelungselement Haltemittel zum Halten des Bauteils aufweisen. Die Haltemittel können zum Beispiel Rastmittel sein. Dies erlaubt eine einfache Montage und Demontage des Bauteils an bzw. von dem Trägerbauteil. Die Rastmittel können zum Beispiel Rasthaken umfassen, die mit korrespondierenden Rasthaken des Bauteils verrasten. Dazu können die Rasthaken des Bauteils beispielsweise in das Verriegelungselement eingesetzt werden. Es sind aber auch andere Haltemittel denkbar.
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Nach einer weiteren besonders praxisgemäßen Ausgestaltung kann das Verriegelungselement topfförmig ausgebildet sein. In dem Topf können dann zum Beispiel Haltemittel zum Halten des Bauteils angeordnet sein.
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Die Erfindung betrifft auch ein System aus einem Trägerbauteil mit einer Öffnung, insbesondere einem Trägerbauteil eines Fahrzeugs, und einem mit einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung an dem Trägerbauteil befestigten Bauteil. Das System kann insbesondere den vollständig montierten Zustand des Bauteils an dem Trägerbauteil betreffen. Wie bereits erläutert, kann es sich bei dem Trägerbauteil um ein Trägerbauteil eines Fahrzeugs, wie eines Pkw oder Lkw, handeln. Wie ebenfalls bereits erläutert, kann es sich bei dem Trägerbauteil zum Beispiel um ein Radkastenträgerbauteil oder ein Schwellerbauteil eines Fahrzeugs handeln. Bei dem Bauteil kann es sich zum Beispiel um ein Verkleidungsbauteil handeln. Das Trägerbauteil kann insbesondere im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet sein. Wie weiterhin bereits erläutert, kann das Trägerbauteil zum Beispiel ein Metallbauteil sein. Bei dem Bauteil kann es sich zum Beispiel um ein Kunststoffbauteil handeln.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
- 1 eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung vor der Montage in einer perspektivischen Ansicht,
- 2 die Befestigungsvorrichtung aus 1 bei in das Halteelement eingesetztem Verriegelungselement in einer perspektivischen Ansicht,
- 3 die in den 1 und 2 gezeigte Befestigungsvorrichtung in einem ersten Betriebszustand in einer Schnittansicht,
- 4 die Darstellung aus 3 in einem zweiten Betriebszustand,
- 5 die Darstellung aus 3 in einem dritten Betriebszustand,
- 6 die Darstellung aus 3 in einem vierten Betriebszustand, und
- 7 die Darstellung aus 6 in einer gegenüber 6 um 90° gedrehten Schnittansicht bei an einem Trägerbauteil befestigtem Bauteil.
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Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände.
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Die in den 1 und 2 gezeigte erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung weist ein Halteelement 10 und ein in das Halteelement 10 einsetzbares Verriegelungselement 12 auf. In dem gezeigten Beispiel besitzt das Verriegelungselement 12 eine längliche Topfform mit geschlossenem Boden und geschlossenen Seitenwänden. Die Seitenwände erstrecken sich ausgehend von einem Randabschnitt 14 in 1 nach unten zu dem Boden. Das den Randabschnitt 14 abgewandte Ende des Verriegelungselements 12 bildet einen sich in Richtung des Bodens des Verriegelungselements 12 verjüngenden Verriegelungsabschnitt 16. Oberhalb des Verriegelungsabschnitts 16 ist eine über den Umfang des Verriegelungselements 12 umlaufende Ringnut 18 zu erkennen. Ein in 1 bei dem Bezugszeichen 24 zu erkennender Wandabschnitt des Verriegelungselements 12 bildet in dem gezeigten Beispiel einen der Innenseite des Verriegelungselements 12 zugewandten elastischen Rasthaken 26 aus (siehe 7).
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Das Halteelement 10 weist ebenfalls einen Randabschnitt 20 auf, der eine zu der Topfform des Verriegelungselements 12 korrespondierende Aufnahme für das Verriegelungselement 12 begrenzt. An dem dem Randabschnitt 20 abgewandten Ende besitzt das Halteelement 10 mehrere elastische Federbeine 22. In dem gezeigten Beispiel sind die elastischen Federbeine 22 über den Umfang des Halteelements 10 verteilt. In dem Beispiel besitzt das Halteelement 10 acht Federbeine 22. Natürlich könnte es auch oder mehre Federbeine 22 besitzen. An das Halteelement 10 ist ein Dichtungsring 28 angeformt. Der Dichtungsring 28 ist einerseits unterhalb des Randabschnitts 20 und andererseits an der Innenseite des Randabschnitts 20 angeordnet.
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In dem gezeigten Beispiel bestehen das Halteelement 10 und das Verriegelungselement 12 jeweils aus einem Kunststoff. Der Dichtungsring 28 besteht in dem gezeigten Beispiel aus einem Heißklebematerial. Er kann beispielsweise in einem 2K-Spritzgussverfahren an das Halteelement 10 angespritzt sein.
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Anhand der 3 bis 6 soll die Montage der Befestigungsvorrichtung an einem Trägerbauteil 32, beispielsweise einem Trägerbauteil 32 eines Fahrzeugs, wie eines Pkw oder Lkw, erläutert werden. Für die Montage der Befestigungsvorrichtung besitzt das beispielsweise aus einem Metallwerkstoff bestehende Trägerbauteil 32 eine an die Kontur der Befestigungsvorrichtung angepasste, im dargestellten Beispiel entsprechend längliche Öffnung 34. In 3 ist die Befestigungsvorrichtung vor dem Einsetzen in die Öffnung 34 des Trägerbauteils 32 gezeigt. Wird die Befestigungsvorrichtung aus dem in 3 gezeigten Betriebszustand weiter in die Öffnung 34 eingesetzt, kommt es zunächst zu einer elastischen Verformung der Federbeine 22 nach innen, wenn diese die Öffnung 34 durchtreten. Nach Durchtreten der Öffnung 34 erfolgt eine Rückverformung der Federbeine nach außen, so dass diese die Öffnung 34 hintergreifen und das Halteelement 10 entsprechend an der Öffnung 34 verrastet, wie in 4 gezeigt. In dem in 4 gezeigten Zustand ist das Halteelement 10 aus der Öffnung 34 durch entsprechende elastische Verformung der Federbeine 22 wieder lösbar. Wird das Verriegelungselement 12 ausgehend von dem in 4 gezeigten Zustand weiter in das Halteelement 10 eingeschoben, gelangt der Verriegelungsabschnitt 16 in Berührung mit den sich ebenfalls in der Ruhestellung in Einführrichtung des Verriegelungselements 12 verjüngenden Innenflächen der Federbeine 22, wie in 5 zu erkennen. In diesem Zustand greift der Dichtungsring 28 mit seinem an der Innenseite des Randabschnitts 20 angeordneten Ringabschnitt in die Ringnut 18 des Verriegelungselements 12 ein. Der Kontakt zwischen dem Verriegelungsabschnitt 16 und den Innenflächen der Federbeine 22 verhindert ein elastisches nach innen Biegen der Federbeine 22. Aufgrund der Formgestaltung des Verriegelungsabschnitts 16 und der Innenflächen der Federbeine 22 kommt es bei einem weiteren Einsetzen des Verriegelungselements 12 in das Halteelement 10 bis zum vollständig eingesetzten Zustand, wie in 6 gezeigt, zu einem Auseinanderdrücken der Federbeine 22 und damit einer sicheren Verriegelung der Befestigungsvorrichtung an der Öffnung 34 des Trägerbauteils 32. Außerdem führt das Auseinanderbiegen der Federbeine 22 zu einem Anpressen des Dichtungsrings 28 an die gegenüberliegenden Seiten des Trägerbauteils 32, in 6 die Oberseite und die Unterseite, im Bereich der Öffnung 34. Wie darüber hinaus in den Figuren zu erkennen, weist der Dichtungsring 28 einen U-förmigen Querschnitt auf. Dadurch legt sich der Dichtungsring 28 auch an die die Öffnung 34 begrenzende Kante an. Der Dichtungsring 28 dichtet so zuverlässig die Schnittstelle zwischen dem Halteelement 10 und der Öffnung 34 des Trägerbauteils 32 ab. Gleichzeitig liegt der Dichtungsring 28 dichtend an der Unterseite des Randabschnitts 14 des Verriegelungselements 12 an und dichtet so zuverlässig auch die Schnittstelle zwischen dem Verriegelungselement 12 und dem Halteelement 10 ab.
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In 7 ist eine gegenüber den Schnittdarstellungen der 3 bis 6 um 90° gedrehte Schnittdarstellung gezeigt. In dieser gedrehten Darstellung ist der oben erläuterte Rasthaken 26 des Verriegelungselements 12 zu erkennen. Bei dem Bezugszeichen 36 ist außerdem ein an dem Trägerbauteil 32 zu befestigendes Bauteil zu erkennen, beispielsweise ein Verkleidungsbauteil. Das Bauteil 36 weist einen zu dem Rasthaken 26 des Verriegelungselements 12 korrespondierenden elastischen Rasthaken 38 auf. Zur Befestigung des Bauteils 36 an dem Bauteil 32 wird der elastische Rasthaken 38 des Bauteils 36 in das Verriegelungselement 12 eingeschoben, wobei der elastische Rasthaken 38 unter elastischer Verformung den Rasthaken 26 hintergreift, wie in 7 zu erkennen. In diesem Zustand ist das Bauteil 36 an der Befestigungsvorrichtung und damit an dem Trägerbauteil 32 befestigt. Eine Demontage ist durch Lösen der Verrastung zwischen den Rasthaken 26, 38 ebenfalls möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Halteelement
- 12
- Verriegelungselement
- 14
- Randabschnitt
- 16
- Verriegelungsabschnitt
- 18
- Ringnut
- 20
- Randabschnitt
- 22
- Federbeine
- 24
- Wandabschnitt
- 26
- Rasthaken
- 28
- Dichtungsring
- 32
- Trägerbauteil
- 34
- Öffnung
- 36
- Bauteil
- 38
- Rasthaken
