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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, bei dem ein Hochvoltspeicher über einen Mittenverbinder mit der Karosserie in optimaler Weise verbunden ist.
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Aus dem Stand der Technik sind Elektrofahrzeuge oder Plug-In Hybride bekannt. Solche Fahrzeuge benötigen einen Hochvoltspeicher zum Speichern von Energie, die für einen Antrieb des Fahrzeugs bereitgestellt werden kann. Solche Hochvoltspeicher werden zumeist im Bereich des Unterbodens des Fahrzeugs angeordnet. Da es sich bei Hochvoltspeichern üblicherweise um ein voluminöses, zusammenhängendes Element handelt, ist ein entsprechender Ausschnitt aus der Karosserie notwendig.
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Zum Befestigen des Hochvoltspeichers an der Karosserie werden insbesondere die Randbereiche des Hochvoltspeichers mit der Karosserie fest verschraubt oder vernietet. Außerdem erfolgt ein Mittenverbinden des Hochvoltspeichers mit der Karosserie. Dadurch kann die Karosserie in Richtung einer Hochachse des Fahrzeugs auf einer Außenwand des Hochvoltspeichers abgestützt werden. Für diese Mittenverbindungen sind unterschiedliche Verbindungstechniken bekannt, beispielsweise Verschrauben, Verspannen oder Verkleben.
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Üblicherweise ist an der Position des Mittenverbinders mit einer Relativbewegung zwischen Karosserie und Hochvoltspeicher zu rechnen. Diese Bewegung muss durch die Karosserie und die Seitenwand des Hochvoltspeichers aufgenommen oder gedämpft werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher bereitzustellen, das bei einfacher und kostengünstiger Herstellung und Montage ein sicheres und zuverlässiges Anbinden des Hochvoltspeichers an einer Karosserie des Fahrzeugs ermöglicht.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Die Aufgabe wird somit gelöst durch ein Fahrzeug, das eine Karosserie und einen Hochvoltspeicher umfasst. Der Hochvoltspeicher ist über Befestigungselemente an der Karosserie angebracht. Der Hochvoltspeicher ist insbesondere an Randbereichen über die Befestigungselemente mit der Karosserie verbunden. Die Befestigungselemente umfassen insbesondere Schrauben und/oder Nieten zum befestigen des Hochvoltspeichers an der Karosserie. Somit erfolgt durch die Befestigungselemente insbesondere eine feste Anbindung des Hochvoltspeichers an die Karosserie. Zusätzlich ist zumindest ein von den Befestigungselementen verschiedener Mittenverbinder vorgesehen. Dieser ist zum Abstützen der Karosserie an dem Hochvoltspeicher ausgebildet ist. Das Abstützen erfolgt insbesondere parallel zu einer Hochachse des Fahrzeugs. So ist vorgesehen, dass eine Versteifung der Karosserie durch Verbinden von Karosserie und einer Außenwand des Hochvoltspeichers erreicht wird. Bei dem Mittenverbinder handelt es sich insbesondere um ein Gummilager mit einem schwingungsabsorbierenden Gummielement, das sich zwischen der Karosserie und dem Hochvoltspeicher erstreckt. Besonders vorteilhaft erstreckt sich das Gummilager, insbesondere das schwingungsabsorbierende Gummielement, von einer Oberseite des Hochvoltspeichers zu einer Unterseite der Karosserie. Durch die Verwendung eines Gummilagers ist einerseits ein Toleranzausgleich zwischen Hochvoltspeicher und Karosserie, andererseits ein Dämpfen von Relativbewegungen zwischen Hochvoltspeicher und Karosserie ermöglicht. Das Dämpfen von Bewegungen erfolgt insbesondere entlang derjenigen Achse, entlang derer sich das Gummilager zwischen Hochvoltspeicher und Karosserie erstreckt. Besagte Achse ist insbesondere parallel zu der Hochachse des Fahrzeugs. Das Dämpfen erfolgt insbesondere durch das Gummielement, das die Energie der Relativbewegung in Verformungsarbeit des Gummielements wandelt. Durch das Dämpfen von Relativbewegungen werden Belastungen, die durch den Hochvoltspeicher aufzunehmen sind, reduziert. Somit kann einerseits ein Versteifen der Karosserie erreicht werden, andererseits ist eine zu große Belastung des Hochvoltspeichers verhindert.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Mittenverbinder an einer größten Außenfläche des Hochvoltspeichers angeordnet ist. Insbesondere ist der Mittenverbinder mittig an einer größten Außenfläche des Hochvoltspeichers angeordnet. Sind mehrere Außenflächen des Hochvoltspeichers gleich groß und größer als die anderen Außenflächen, so ist insbesondere vorgesehen, dass der Mittenverbinder an einer der größten Außenfläche angeordnet ist. Der Hochvoltspeicher ist bevorzugt quaderförmig ausgebildet. Somit weist der Hochvoltspeicher zwei größte Außenflächen auf, wobei diese größten Außenflächen insbesondere senkrecht zu der Hochachse des Fahrzeugs orientiert sind. An einer oberen dieser Au ßenflächen ist der Mittenverbinder angebracht und verbindet somit den Hochvoltspeicher mit der Karosserie.
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Das Gummielement ist bevorzugt mit einer Grundplatte fest verbunden. Über die Grundplatte ist das Gummielement und damit das Gummilager fest mit dem Hochvoltspeicher verbunden ist. Das Gummielement kann mit der Grundplatte bevorzugt formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Gummielement mit der Karosserie verbindbar ist, während die Grundplatte fest mit dem Hochvoltspeicher verbunden ist. Vorteilhafterweise erfolgt ein Toleranzausgleich durch die Verbindung zwischen Gummielement und Karosserie, sodass ein Toleranzausgleich an der Grundplatte nicht durchgeführt werden muss. Die Grundplatte kann vielmehr einfach und aufwandsarm an den Hochvoltspeicher angebunden sein.
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Besonders vorteilhaft ist die Grundplatte mit einer Außenwand des Hochvoltspeichers fest verbunden. Insbesondere kann die Grundplatte mit der Außenwand formschlüssig oder kraftschlüssig, beispielsweise verschraubt oder vernietet sein. Auch kann die Grundplatte mit der Außenwand formschlüssig verbunden sein, beispielsweise verschweißt oder verklebt. In einer alternativen Ausführungsform oder ist die Grundplatte Teil der Außenwand des Hochvoltspeichers. Dies bedeutet, dass die Außenwand und die Grundplatte einstückig ausgebildet sind. Somit ist der Unterbau bevorzugt unmittelbar an der Außenwand des Hochvoltspeichers angebracht. In jedem Fall ist einfach und aufwandsarm ermöglicht, den Mittenverbinder zunächst an dem Hochvoltspeicher bereitzustellen und in einem nachfolgenden Montageschritt den Mittenverbinder an der Karosserie zu befestigen. Die Befestigung an der Karosserie ermöglicht vorteilhafterweise einen Toleranzausgleich. Somit ist der Mittenverbinder einfach und aufwandsarm anbringbar und kann ein sicheres und zuverlässiges Dämpfen von Relativbewegungen zwischen Hochvoltspeicher und Karosserie ermöglichen.
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Bevorzugt ist das Gummielement von einem Gewindering umschlossen. Der Gewindering steht mit einem Ausgleichstopf in Eingriff. Es ist vorgesehen, dass der Gewindering und der Ausgleichstopf einen Toleranzausgleich zwischen Hochvoltspeicher und Karosserie ermöglichen. So kann insbesondere eine Abstand des Ausgleichstopfs von der Grundplatte durch einschrauben in den oder ausschrauben aus dem Gewindering verändert werden. Durch das einschrauben oder ausschrauben des Ausgleichstopfs ist somit eine Abmessung des Gummilagers einstellbar. Insbesondere ist das Gummilager derart einstellbar, dass die zuvor beschriebene Grundplatte an dem Hochvoltspeicher und der Ausgleichstopf an der Karosserie anliegen.
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Das Gummielement weist vorteilhafterweise ein Innengewindeelement auf. Das Innengewindeelement dient zum Anbinden des Gummilagers an die Karosserie. Dazu ist ein Schraubelement zum Verbinden von Karosserie und Gummilager in das Innengewindeelement einschraubbar. Es ist weiterhin vorgesehen, dass das Schraubelement durch eine Öffnung des Ausgleichstopfs greift. Bei dem Schraubelement kann es sich insbesondere um eine Schraube handeln. Durch das Einschrauben der Schraube in das Innengewindeelement des Gummielements ist das Gummielement und damit das Gummilager fest mit der Karosserie verbindbar. Dadurch ist bevorzugt vorgesehen, dass das Gummielement einerseits über das Schraubelement mit der Karosserie, andererseits über die Grundplatte mit dem Hochvoltspeicher verbunden ist. Dies führt zu einem Dämpfen von Relativbewegungen zwischen Hochvoltspeicher und Karosserie durch das Gummielement. Bei dem Innengewindeelement kann es sich insbesondere um eine Gewindehülse handeln, die an dem Gummielement vorgesehen, insbesondere in das Gummielement eingepresst, ist.
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Die Öffnung des Ausgleichstopfes weist bevorzugt einen Federring auf. Der Federring liegt an dem Schraubelement an, wenn das Schraubelement durch die Öffnung geführt ist. Somit ist eine Verbindung zwischen Schraubelement und Ausgleichstopf vorhanden. Der Ausgleichstopf kann daher zusammen mit dem Schraubelement rotiert werden. Da die Verbindung kraftschlüssig über den Federring erfolgt, ist ein maximales Drehmoment, das zwischen dem Ausgleichstopf und dem Schraubelement übertragbar ist, begrenzt. Somit ist weiterhin ermöglicht, das Schraubelement bei stillstehendem Ausgleichstopf zu rotieren und umgekehrt. Damit ist ein Handhaben des Ausgleichstopfes vereinfacht.
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Besonders vorteilhaft weisen der Gewindering und das Innengewindeelement entgegengesetzte Drehrichtungen auf. Dies bedeutet, dass der Gewindering bevorzugt ein Linksgewinde und das Innengewindeelement bevorzugt ein Rechtsgewinde aufweisen oder umgekehrt. Wird das Schraubelement in das Innengewindeelement eingeschraubt, so erfolgt zunächst ein Rotieren des Ausgleichstopfs, da das Schraubelement vor erreichen des Innengewindeelements durch die Öffnung des Ausgleichstopfes greifen muss und dort von dem Federring kraftschlüssig mit dem Ausgleichstopf verbunden wird. Es erfolgt daher eine Drehmomentübertragung, wobei der Ausgleichstopf aus dem Gewindering ausgeschraubt wird, wenn ein Monteur das Einschrauben des Schraubelements in das Innengewindeelement beabsichtigt. Dieses Ausschrauben erfolgt insbesondre so lange, bis der Ausgleichstopf an der Karosserie anliegt. In einem solchen Zustand ist ein weiteres Rotieren des Ausgleichstopfs nicht mehr möglich, sodass das Schraubelement weiter durch die Öffnung zu dem Innengewindeelement geschraubt werden kann. Dort erfolgt ein Fixieren des Schraubelements, sodass eine feste Verbindung zwischen Karosserie und Hochvoltspeicher vorhanden ist, wobei ebenso ein Toleranzausgleich durchgeführt ist.
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Eine Abmessung des Gummilagers entlang einer Hochachse des Fahrzeugs beträgt bevorzugt maximal 50,0 Millimeter. Besonders vorteilhaft beträgt die Abmessung maximal 28,5 Millimeter, insbesondere maximal 21,5 Millimeter. Außerdem ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass eine Abmessung des Gummilagers in einer Ebene senkrecht zu der Hochachse des Fahrzeugs maximal 120 Millimeter, bevorzugt maximal 50 Millimeter, insbesondere maximal 40 Millimeter, beträgt. Das Gummilager lässt sich somit bauraumsparend anbringen. Gleichzeitig ist ein sicheres und zuverlässiges Dämpfen von Relativbewegungen von Hochvoltspeicher und Karosserie ermöglicht, um eine zuverlässige und kraftarme Abstützung der Karosserie an dem Hochvoltspeicher zu erreichen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine schematische Designansicht des Mittenverbinders des Fahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 3 eine schematische Ansicht des Anbindens des Hochvoltspeichers an die Karosserie des Fahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dem Fahrzeug 1 handelt es sich insbesondere um ein Elektrofahrzeug oder um einen Plug-In Hybrid. Das Fahrzeug 1 ist damit zum Bereitstellen von elektrischer Energie ausgebildet.
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Das Fahrzeug 1 umfasst eine Karosserie 2 und einen Hochvoltspeicher 3. Der Hochvoltspeicher 3 ist am Randbereich über Befestigungselemente 4 mit der Karosserie 2 befestigt und somit mit der Karosserie 2 fest verbunden. Dabei weist die Karosserie 2 einen Ausschnitt auf, in dem der Hochvoltspeicher 3 angebracht ist. Durch einen solchen Ausschnitt ist die Karosserie potentiell geschwächt, sodass ein Abstützen über einen Mittenverbinder 5 vorteilhaft ist.
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Der Hochvoltspeicher 3 weist im Wesentlichen eine Quaderform auf. Dabei ist vorgesehen, dass die größten Außenflächen 6 des Hochvoltspeichers 3 senkrecht zu einer Mittelachse des Fahrzeugs 1 orientiert sind. Insbesondere ist eine größte Außenfläche 6 an einer Oberseite des Hochvoltspeichers 3 vorhanden. Der Mittenverbinder 5 verbindet die Karosserie 2 mit dieser Außenfläche 6 des Hochvoltspeichers 3 und erlaubt damit ein Abstützen der Karosserie 2 an dem Hochvoltspeicher 3. Insbesondere ist der Mittenverbinder 5 mittig an der Au ßenfläche 6 angeordnet.
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2 zeigt schematisch den als Gummilager 7 ausgebildeten Mittenverbinder 5. 3 zeigt eine schematische Ansichten des Mittenverbinders 5 im eingebauten Zustand zwischen Hochvoltspeicher 3 und Karosserie 2. Daher werden im Folgenden die 2 und 3 gemeinsam beschrieben.
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Das Gummilager 7 weist ein Gummielement 8 auf, das zum Aufnehmen und Absorbieren von Relativbewegungen zwischen Karosserie 2 und Grundplatte 9 ausgebildet ist. Das Gummielement 8 kann aus natürlichem oder synthetischem Gummi hergestellt sein. Es ist vorgesehen, dass das Gummielement 8 fest mit einer Grundplatte 9 verbunden ist. Insbesondere ist das Gummielement 8 mit der Grundplatte 9 verklebt.
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Über die Grundplatte 9 ist das Gummielement 8 und damit das Gummilager 7 an dem Hochvoltspeicher 3 angebunden. Die Grundplatte 9 ist an einer die Außenfläche 6 bildenden Außenwand 13 des Hochvoltspeichers 3 angebracht. Beispielsweise kann die Grundplatte 9 an der Außenwand 13 angeschraubt, angenietet oder angeklebt sein. Alternativ kann die Außenwand 13 einstückig mit der Grundplatte 9 ausgebildet sein, sodass das Gummielement 8 direkt an dem Hochvoltspeicher 3 befestigt ist.
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Des Weiteren weist das Gummielement 8 ein Innengewindeelement 16 auf. Das Innengewindeelement 16 dient zum Befestigen des Gummielements 8 an der Karosserie 2. Vorteilhafterweise ist das Innengewindeelement 16 ein Einsatz aus einem Metall oder einem Kunststoff, der mittig in das Gummielement 8 eingesetzt ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind das Innengewindeelement 16 und der Gewindering 10 Teil eines Gewindekörpers 18. Diese Ausgestaltung vereinfacht die Herstellung des Mittenverbinders 5. Erfolgt eine Relativbewegung zwischen Karosserie 2 und Hochvoltspeicher 3, so wir das Gummielement 8 verformt, wodurch die Relativbewegung gedämpft wird. Da über das Gummielement 8 eine Verbindung zwischen Hochvoltspeicher 3 und Karosserie 2 besteht, ist ein Abstützen der Karosserie 2 an dem Hochvoltspeicher 3 über das Gummilager 3 ermöglicht.
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Um das Gummilager 7 an der Karosserie 2 anzubinden, ist bevorzugt ein Toleranzausgleich vorzusehen. Hierbei ist insbesondere ein Abstand zwischen dem Hochvoltspeicher 3 und der Karosserie 2 auszugleichen. Dazu weist das Gummilager 7 einen Gewindering 10 auf, auf den ein Ausgleichstopf 11 geschraubt ist.
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Der Gewindering 10 ist vorteilhafterweise aus einem Metall oder einem Kunststoff gefertigt und umgibt das Gummielement 8 ringförmig. Somit ist der Ausgleichstopf 11 ebenfalls zum ringförmigen umschließen des Gummielements 8 vorgesehen. Wird der Ausgleichstopf 11 aus dem Gewindering 10 ausgeschraubt oder in den Gewindering 10 eingeschraubt, so wird ein Abstand zwischen Grundplatte 9 und Ausgleichstopf 11 verändert. Dies führt zu einer Änderung einer Abmessung des Gummilagers 7, sodass das Gummilager 8 an einen Abstand zwischen Karosserie 2 und Hochvoltspeicher 3 angepasst werden kann.
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Der Ausgleichstopf 11 weist eine Öffnung 14 auf, durch die ein Schraubelement 12 geführt ist. Das Schraubelement 12 dient zum Verbinden der Karosserie 2 mit dem Innengewindeelement 16 des Gummilagers 7. Um eine einfache Handhabung des Gummilagers 7 bei der Montage zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass auch der Ausgleichstopf 11 über das Schraubelement 12 betätigbar ist.
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Um diese einfache Handhabbarkeit zu erreichen weist der Ausgleichstopf 11 in der Öffnung 14 ein Federelement 15 auf, sodass Ausgleichstopf 11 und Schraubelement 12 kraftschlüssig verbunden sind. Der Gewindering 10 und das Innengewindeelement 16 weisen ferner unterschiedlich drehende Gewinde auf. Beispielsweise weisen das Innengewindeelement 16 ein Rechtsgewinde und der Gewindering 10 ein Linksgewinde auf. Soll die Karosserie 2 über das Schraubelement 12 mit dem Gummilager 7 verbunden werden, so sind die folgenden Montageschritte notwendig:
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Zunächst wird das Schraubelement 12 durch eine Öffnung der Karosserie 2 und durch die Öffnung 14 des Ausgleichstopfes 11 geführt. Mit dem Ausgleichstopf 11 ist das Schraubelement 12 dann kraftschlüssig verbunden. Wird das Schraubelement 12 in seiner Einschraubrichtung rotiert, so erfolgt zunächst ein Ausschrauben des Ausgleichstopfes 11 aus dem Gewindering 10. Dies geschieht so lange, bis der Ausgleichstopf 11 an der Karosserie 2 anliegt, was bedeutet, dass ein Toleranzausgleich durchgeführt wurde. Anschließend lässt sich der Ausgleichstopf 11 nicht weiter bewegen, sodass das Schraubelement 12 gegenüber dem Ausgleichstopf 11 rotiert wird, bis das Schraubelement 12 mit dem Innengewindeelement 16 fest verbunden ist. Dadurch ist die Karosserie 2 an dem Gummilager 8 angebunden.
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Es ist somit lediglich das Schraubelement 12 in Einschraubrichtung zu rotieren, um sowohl einen Toleranzausgleich als auch ein Verbinden von Karosserie 2 und Hochvoltspeicher 3 auszuführen. Die Handhabung des Gummilagers 7 ist damit vereinfacht.
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Das Gummilager 7 weist außerdem jeweils eine Dichtung 17 an der Grundplatte 9 und an dem Ausgleichstopf 11 auf. Somit lässt sich das Gummilager 7 gegenüber der Karosserie 2 und gegenüber dem Hochvoltspeicher 3 abdichten.
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Eine Abmessung des Gummilagers 7 entlang einer Hochachse des Fahrzeugs 1 beträgt bevorzugt maximal 50,0 Millimeter oder maximal 28,5 Millimeter oder maximal 21,5 Millimeter. Außerdem beträgt eine Abmessung des Gummilagers 7 in einer Ebene senkrecht zu der Hochachse des Fahrzeugs 1 maximal 120 Millimeter oder maximal 50 Millimeter oder maximal 40 Millimeter. Das Gummilager 7 lässt sich somit bauraumsparend anbringen. Gleichzeitig ist ein sicheres und zuverlässiges Dämpfen von Relativbewegungen zwischen Hochvoltspeicher 3 und Karosserie 2 ermöglicht, um eine zuverlässige und kraftarme Abstützung der Karosserie 2 an dem Hochvoltspeicher 3 zu erreichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Karosserie
- 3
- Hochvoltspeicher
- 4
- Befestigungselement
- 5
- Mittenverbinder
- 6
- Außenfläche
- 7
- Gummilager
- 8
- Gummielement
- 9
- Grundplatte
- 10
- Gewindering
- 11
- Ausgleichstopf
- 12
- Schraubelement
- 13
- Außenwand
- 14
- Öffnung
- 15
- Federring
- 16
- Innengewindeelement
- 17
- Dichtung
- 18
- Gewindekörper
