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Die Erfindung betrifft eine Verbindung, Anordnung und Verfahren. Eine Verbindung zwischen einem Schwingungsdämpfer und einem Anbauteil für eine Radaufhängung ist beispielsweise aus DE 10 10 2010 007 237 A1 bekannt.
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Die bekannte Verbindung besteht zwischen dem Schwingungsdämpfer und einem Fußgelenk, das Teil der Radaufhängung des Kraftfahrzeuges bildet. Die Verbindung zwischen dem Schwingungsdämpfer und dem Fußgelenk ist nicht näher spezifiziert.
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Üblicherweise handelt es sich bei derartigen Verbindungen um mechanische Verbindungen, beispielsweise um Schraubverbindungen, oder Schweißverbindungen. Die an Schwingungsdämpfern auftretenden Kräfte erfordern bei ungünstigen Bauraumverhältnissen Schmiedeteile zur Anbindung an den Radträger. Beispielsweise werden hierfür geschmiedete Stahlgabeln verwendet. Der Schwingungsdämpfer kann an der im montierten Zustand unteren Seite einen Ventilblock aus Aluminium aufweisen, der die für die Dämpfungsfunktion erforderlichen Dämpferventile enthält. Die untere Anbindung wird mit dem Boden des Ventilblocks verschraubt oder verschweißt. Die Klemmlänge für die Schraubverbindung ist aufgrund der Durchmesseranforderungen an den Schwingungsdämpfer beschränkt bzw. in vielen Fällen ungünstig gestaltet. Dadurch kann es aufgrund von Setzungserscheinungen zu Problemen kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verbindung zwischen einem Schwingungsdämpfer und einem Anbauteil für eine Radaufhängung derart zu verbessern, dass selbst bei ungünstigen Bauraumverhältnissen eine sichere und feste Verbindung geschaffen wird. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung umfassend einen Schwingungsdämpfer und ein Anbauteil sowie ein Verfahren zum Verbinden eines Schwingungsdämpfers und eines Anbauteils für eine Radaufhängung mit nicht miteinander verschweißbaren Materialien zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Mit Blick auf die Anordnung wird die Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 12 und mit Blick auf das Verfahren durch den Gegenstand des Anspruchs 13 gelöst.
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Konkret wird die Aufgabe durch eine Verbindung zwischen einem Schwingungsdämpfer und einem Anbauteil für eine Radaufhängung gelöst, bei der der Schwingungsdämpfer einen Kontaktbereich aufweist, an dem das Anbauteil zur Kraftübertragung anliegt. Im Rahmen der Erfindung ist ein Schweißelement vorgesehen, das einerseits mit dem Anbauteil mechanisch verbunden ist. Andererseits ist das Schweißelement mit dem Kontaktbereich verschweißt. Der Kontaktbereich und das Schweißelement weisen dasselbe Material oder schweißbare Materialpartner auf. Das Anbauteil und der Kontaktbereich sind aus unterschiedlichen und nicht miteinander verschweißbaren Materialien gebildet.
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Die Erfindung hat verschiedene Vorteile.
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Im Unterschied zur bekannten Schraubverbindung entfällt die Gewindebohrung. Die für die Gewindebohrung erforderliche Materialstärke kann bei der Erfindung verringert werden. Mit anderen Worten kann der Kontaktbereich, beispielsweise der Boden des Schwingungsdämpfers oder eines Ventilblocks, der Teil des Schwingungsdämpfers ist, mit einer geringeren Wandstärke als im Stand der Technik ausgebildet werden. Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass relativ große Flächen für die Schweißverbindung wirksam sind. Durch den Schweißvorgang und das beim Schweißen erforderliche Anpressen der Verbindungspartner wird eine relativ große Restvorspannung in der Verbindung erzeugt.
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Die Materialien des Anbauteils und des Kontaktbereichs können an die jeweiligen Bauteilanforderungen optimal angepasst werden. Gerade bei ungünstigen Bauraumverhältnissen können Schmiedeteile als Anbauteile zum Einsatz kommen. Dabei hat sich der Werkstoff Stahl bewährt. Andere Werkstoffe mit vergleichbarer Festigkeit sind möglich. Der Kontaktbereich kann aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt sein. Auch hier sind andere Werkstoffe wie beispielsweise Kunststoff möglich. Trotz dieser unterschiedlichen, nicht miteinander verschweißbaren Materialpaarungen ermöglicht die Erfindung eine Schweißverbindung und zwar durch das Schweißelement, das einerseits mit dem Anbauteil mechanisch verbunden und andererseits mit dem Kontaktbereich verschweißt ist.
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Es ist besonders bevorzugt, wenn der Kontaktbereich einen Boden des Schwingungsdämpfers bildet, da dann eine optimale Anbindung des Anbauteils für die Radaufhängung möglich ist. Die Erfindung funktioniert auch mit anderen Kontaktbereichen des Schwingungsdämpfers, um ein Anbauteil für die Radaufhängung mit dem Schwingungsdämpfer zu verbinden. Als Kontaktbereich ist die Außenwandung eines Zylinderrohres des Schwingungsdämpfers, einschließlich des Bodens des Schwingungsdämpfers. Als Kontaktbereich ist auch der Bodenbereich eines Bauteils zu verstehen, das mit dem Zylinderrohr des Schwingungsdämpfers verbunden ist. So ist auch ein seitlich angebrachtes Bauteil, beispielsweise ein seitlich an das Zylinderrohr angeflanschter Ventilblock, als Kontaktbereich denkbar.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der Kontaktbereich den Boden des Schwingungsdämpfers. Wenn der Kontaktbereich am Boden des Schwingungsdämpfers angeordnet ist, kann dieser besonders gut zur Anbindung für das Anbauteil genutzt werden.
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Das Anbauteil gestaltet sich vorzugsweise als eine untere Anbindung an das Fahrzeug und kann bspw. eine Gabel umfassen. Das Anbauteil kann aus verschiedenen Materialien, beispielsweise Stahl, Aluminium oder Kunststoff, gestaltet sein. Wenn das Schweißelement und/oder der Kontaktbereich rotationssymmetrisch ausgebildet sind, eignen sich diese besonders gut, um durch Reibschweißen miteinander verbunden zu werden, da das Schweißelement und/oder der Kontaktbereich um eine Drehachse rotiert werden können. Also müssen nicht zwingend beide Bauteile (das Schweißelement und der Kontaktbereich) rotationsymmetrisch ausgebildet sein. Andere Geometrien sind auch denkbar, da nicht beide Bauteile um die eigene Achse rotieren müssen. Ein Bauteil, beispielsweise das Schweißelement oder der Schwingungsdämpfer, kann fest fixiert sein und das andere Bauteil kann zum Reibschweißen um die eigene Achse rotieren. Die Erfindung ist nicht auf Reibschweißen eingeschränkt. Andere Schweißverfahren sind ebenfalls möglich.
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Vorzugsweise ist das Schweißelement in einer Verbindungsöffnung des Anbauteils angeordnet. Mit anderen Worten umgibt das Anbauteil das Schweißelement, das auf diese Weise einfach und stabil mit dem Anbauteil verbunden werden kann. Die Verbindungsöffnung im Anbauteil ist einfach herzustellen, beispielsweise durch Bohren.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Schweißelement formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Anbauteil verbunden. Dadurch wird eine einfache und sichere mechanische Verbindung zwischen dem Schweißelement und dem Anbauteil geschaffen. Andere mechanische Verbindungen sind denkbar.
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Wenn das Schweißelement einen Bund aufweist, der auf dem Anbauteil aufliegt wird eine Relativdrehbewegung zwischen dem Schweißelement und dem Anbauteil ermöglicht, wobei das Schweißelement das Anbauteil in axialer Richtung fixiert. Das Schweißelement kann so im gefügten Zustand mit dem Kontaktbereich verschweißt werden.
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Vorzugsweise weist das Anbauteil eine Ausnehmung auf, in der das Schweißelement, insbesondere der Bund angeordnet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht eine stabile Formschlussverbindung, die in axialer und radialer Richtung wirkt und die relative Drehbewegung zwischen dem Anbauteil und dem Schweißelement für das Reibschweißen ermöglicht.
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Das Schweißelement und/oder der Kontaktbereich können eine Schweißfläche aufweisen. Die Schweißfläche ist vorzugsweise ringförmig auszubilden, um das Reibschweißen zu optimieren.
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Der Kontaktbereich kann eine Öffnung aufweisen. Diese kann mit der Schweißfläche konzentrisch ausgebildet sein und ist besonders im Zusammenhang mit einer ringförmigen Schweißfläche des Schweißelements wirksam. Sie dient weiterhin der Aufnahme von bspw. bei Reibschweißen entstandenem, überschüssigem Schweißgut.
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Der Kontaktbereich kann eine Aufnahme für das Schweißelement, insbesondere eine ringförmige Aufnahme für eine Drehbewegung des Schweißelements und/oder des Kontaktbereichs aufweisen. Dadurch wird überschüssiges Schweißgut, insbesondere durch Reibschweißen entstandenes Schweißgut, aufgenommen.
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Anordnung aufweisend einen Schwingungsdämpfer und ein Anbauteil für eine Radaufhängung offenbart und beansprucht. Zu den Vorteilen der Anordnung wird auf die Ausführungen zur Verbindung zwischen dem Schwingungsdämpfer und dem Anbauteil verwiesen.
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Im Rahmen der Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Verbinden eines Schwingungsdämpfers und eines Anbauteils für eine Radaufhängung offenbart und beansprucht. Bei dem Verfahren wird ein Kontaktbereich des Schwingungsdämpfers, ein Schweißelement und das Anbauteil gefügt. Anschließend wird das Schweißelement mit dem Kontaktbereich durch Schweißen verbunden.
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Bei einem bevorzugten Verfahren wird die Verbindung zwischen Schweißelement und Kontaktbereich durch Reibschweißen hergestellt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens umfasst, dass das Schweißelement und der Kontaktbereich mittels Kondensatorentladungsschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder anderer denkbarer Schweißverfahren miteinander verbunden werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
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In diesen zeigen:
- 1 eine Schraubverbindung zwischen einem Schwingungsdämpfer und einem Anbauteil nach dem Stand der Technik;
- 2 eine Verbindung nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zwischen einem Schwingungsdämpfer und einem Anbauteil.
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Die bekannte mechanische Verbindung gemäß 1 umfasst einen Schwingungsdämpfer 10 und ein Anbauteil 11, das durch eine Schraube mit dem Schwingungsdämpfer 10 verbunden ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß 2 handelt es sich um eine Schweißverbindung. Dies gilt generell für die Erfindung.
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Die Verbindung besteht zwischen einem Schwingungsdämpfer 10 und einem Anbauteil 11 für eine Radaufhängung. Das Anbauteil 11 dient dazu, Kräfte von der Radaufhängung auf den Schwingungsdämpfer 10 zu übertragen. Das Anbauteil 11 kann beispielsweise eine Stahlgabel sein. Andere Anbauteile und Materialien sind möglich. Der Schwingungsdämpfer 10 weist einen Kontaktbereich 12 auf, an dem das Anbauteil 11 anliegt. Der Kontaktbereich 12 bildet bei dem Beispiel gemäß 2 den Boden des Schwingungsdämpfers 10. Konkret umfasst der Kontaktbereich 12 die Außenfläche des Zylinderrohrs, insbesondere den Boden des Schwingungsdämpfers 10 und/oder eines verbundenen Bauteils, beispielsweise eines seitlich oder axial unterhalb an den Schwingungsdämpfer angeflanschten Ventilblocks. Alternativ sind auch andere Bauteile möglich, die mit dem Schwingungsdämpfer verbunden sind.
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Der Boden bzw. der Kontaktbereich 12 ist aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Andere Leichtbaumaterialien sind möglich. Der Kontaktbereich 12 kann beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein.
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Die Verbindung umfasst ein Schweißelement 13. Das Schweißelement 13 hat die Funktion, das Anbauteil 11 mit dem Schwingungsdämpfer 10, konkret mit dem Kontaktbereich 12 zu verbinden.
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Dazu ist das Schweißelement 13 mit dem Anbauteil 11 mechanisch verbunden. Die mechanische Verbindung ermöglicht die Kraftübertragung vom Anbauteil 11 über das Schweißelement 13 auf den Kontaktbereich 12. Die mechanische Verbindung zwischen dem Schweißelement 13 und dem Anbauteil 11 ist unabhängig von der Werkstoffpaarung.
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Die mechanische Verbindung zwischen dem Schweißelement 13 und dem Anbauteil 11 kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Ein Beispiel dafür ist in 2 dargestellt. Das Schweißelement 13 weist einen Bund 14 auf, der kragenförmig am Grundkörper des Schweißelements 13 ausgebildet ist. Der Grundkörper des Schweißelements 13 ist bolzenförmig. Der Bund 14 umgibt den bolzenförmig Grundkörper des Schweißelements 13 auf dessen Umfang. Das Schweißelement 13 kann als Alternative konisch ausgebildet sein, um kraftschlüssig und verliersicher mit dem Anbauteil 11 verbindbar zu sein. Bei dieser Ausführungsform ist es sinnvoll, wenn das Anbauteil 11 und das Schweißelement 13 fest eingespannt sind. So kann der Schwingungsdämpfer 10 in Rotation gebracht werden und mittels Reibschweißen mit dem Schweißelement 13 verbunden werden.
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Das Schweißelement 13 ist in dieser Ausführung rotationssymmetrisch. Andere Geometrien sind auch denkbar.
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Der Bund 14 ist in einer entsprechenden Aufnahme bzw. Ausnehmung 15 des Anbauteils 11 angeordnet. Die Ausnehmung 15 bildet einen ringförmigen Absatz bzw. eine ringförmige Vertiefung in der Stirnfläche des Anbauteils 11.
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Im gefügten Zustand wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Schweißelement 13 einerseits und dem Anbauteil 11 andererseits gebildet. Im montierten Zustand ist das Schweißelement 13 fest mit dem Kontaktbereich 12 verbunden, sodass das Anbauteil 11 durch das Schweißelement 13 fixiert wird. Da nach der Verbindung des Schweißelements 13 mit dem Kontaktbereich 12 eine Restvorspannung verbleibt, ist die mechanische Verbindung zwischen dem Schweißelement 13 und dem Anbauteil 11 form- und kraftschlüssig.
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Bei der Verbindung zwischen dem Schweißelement 13 und dem Kontaktbereich 12 handelt es sich um eine Schweißverbindung. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Schweißverbindung durch Reibschweißen bzw. Rotationsschweißen hergestellt.
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Dazu ist das Schweißelement 13 rotationssymmetrisch ausgebildet, sodass dieses in der Verbindungsöffnung des Anbauteils 11 gedreht werden kann. Dasselbe gilt für den Bund des Schweißelements 13, der eine relative Drehung zwischen dem Anbauteil 11 und dem Schweißelement 13 in der Ausnehmung 15 erlaubt.
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Die Verbindungsöffnung im Anbauteil 11 ist eine Bohrung, deren Mittelachse mit der Mittelachse des Kontaktbereichs 12 fluchtet. Andere Geometrien sind möglich.
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Das Schweißelement 13 weist auf der dem Kontaktbereich 12 zugewandten Seite eine ringförmige Schweißfläche 16 auf. Dazu ist in der dem Kontaktbereich 12 zugewandten Stirnseite des Schweißelements 13 eine mittige Bohrung 19 angeordnet. Die ringförmige Schweißfläche 16 bildet die Stirnseite eines hülsenförmigen, axialen Endes des Schweißelements 13.
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Die mittige Bohrung 19 im Schweißelement 13 fluchtet mit einer im Querschnitt kreisförmigen Öffnung 17 im Kontaktbereich 12.
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In der Verbindungsfläche zwischen dem Schweißelement 13 und dem Kontaktbereich 12 ist eine ringförmige Aufnahme 18 für das Schweißgut ausgebildet, die dazu dient, das beim Rotationsschweißen bzw. Reibschweißen entstandene Schweißgut sicher aufzufangen.
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Die Verbindungsfläche zwischen dem Kontaktbereich 12 einerseits und dem Anbauteil 11 andererseits ist, bezogen auf den Bereich der Verbindungsfläche des Kontaktbereichs 12, der mit dem Schweißelement 13 in Berührung steht, abgesetzt. Wie in 2 zu erkennen, ist die Verbindungsfläche zwischen dem Kontaktbereich 12 und dem Anbauteil 11 höher angeordnet, als die Verbindungsfläche zwischen dem Kontaktbereich 12 und dem Schweißelement 13. Vor dem Reibschweißen ist der Höhenunterschied der Verbindungsflächen noch größer. Für das Reibschweißen ist Material nötig, das durch die in der Höhe unterschiedlich angeordneten Verbindungsflächen bereitgestellt wird. Zwischen dem Bund 14 und der Ausnehmung 15 ist vor dem Reibschweißen eine Lücke. Während des Reibschweißens werden der Kontaktbereich 12 und die Schweißfläche 13zusammengepresst. Dadurch wird ein Formschluss zwischen dem Anbauteil 11 und dem Kontaktbereich 12 erreicht, der eine zusätzliche Fixierung des Anbauteils 11 bewirkt.
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Die vorstehenden Erläuterungen beziehen sich auf die Verbindung zwischen dem Kontaktbereich 12 und dem Anbauteil 11 und werden auch im Zusammenhang mit der Anordnung umfassend den Schwingungsdämpfer 10 und das Anbauteil 11 offenbart und beansprucht.
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Bei dem Verfahren nach dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, mit dem die Verbindung gemäß 2 hergestellt wird, werden die Verbindungspartner, d.h. der Kontaktbereich 12 bzw. der Schwingungsdämpfer 10, das Anbauteil 11 und das Schweißelement 13 gefügt. Anschließend wird das Schweißelement 13 gedreht und in axialer Richtung, d.h. in eine Richtung entlang der in 2 dargestellten Mittelachse an den Kontaktbereich 10 angepresst. Durch die dabei entstehende Reibungswärme werden der Kontaktbereich 12 und das Schweißelement 13 verschweißt.
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Folgende Verbindungspartner sind bei der Anordnung gemäß 2 bzw. bei der Verbindung gemäß 2 möglich. Der Kontaktbereich 12 und das Schweißelement 13 können beide aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein, die miteinander verschweißtbar sind. Das Anbauteil 11 kann aus Stahl hergestellt sein, dass mit dem Aluminium des Kontaktbereichs 12 nicht miteinander verschweißbar ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das Anbauteil 11, der Kontaktbereich 12 und das Schweißelement 13 jeweils aus Aluminiumlegierungen hergestellt sind, wobei die Aluminiumlegierung des Anbauteils 11 nicht mit der Aluminiumlegierung des Kontaktbereichs 12 verschweißbar sind. Die Aluminiumlegierung des Schweißelements 13 ist mit der Aluminiumlegierung des Kontaktbereichs verschweißbar.
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Entsprechend können das Anbauteil 11, der Kontaktbereich 12 und das Schweißelement 13 jeweils aus Kunststoff hergestellt sein, wobei die Kunststoffzusammensetzung des Anbauteils 11 und die Kunststoffzusammensetzung des Kontaktbereichs 12 nicht miteinander verschweißbar sind. Die Kunststoffzusammensetzung des Schweißelements 13 ist mit der Kunststoffzusammensetzung des Kontaktbereichs 12 verschweißbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schwingungsdämpfer
- 11
- Anbauteil
- 12
- Kontaktbereich
- 13
- Schweißelement
- 14
- Bund
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Schweißfläche
- 17
- Öffnung
- 18
- Aufnahme
- 19
- Bohrung
