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Die Erfindung betrifft ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Die Befestigung von Teilen eines elektrischen Antriebsstrangs eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs sind soweit aus dem Stand der Technik bekannt. Rein beispielhaft kann in diesem Zusammenhang auf die
DE 10 2021 103 025 A1 oder auch die
DE 10 2020 211 605 A1 verwiesen werden. Diese zeigen einerseits eine Tragstruktur für eine Batterie, welche am Rahmen des Fahrzeugs montiert ist und andererseits eine Montageeinrichtung für den elektrischen Antriebsstrang.
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Weiteren Stand der Technik bildet die
US 9 428 040 B2 welche die Befestigung elektrischer Antriebskomponenten an Rahmenelementen eines Fahrzeugrahmens zeigt. Dabei wird ein Aufnahmeelement mit einer Bohrung eingesetzt, welches über eine elastische Verbindungsvorrichtung an einem in einem Rahmenelement eingebrachten Ausschnitt befestigt wird. Der Aufbau gemäß des US-Patents ist dabei sehr komplex. Dies macht ihn einerseits aufwändig und teuer in der Herstellung, und andererseits ist die Montage langwierig, komplex und fehleranfällig.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Befestigung eines Bauteils an einem Rahmenelement des zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeug umfasst eine Komponente eines elektrischen Antriebsstranges, eine Schraube und eine Vorrichtung zur Befestigung eines Bauteils, wie beispielsweise einer Gerüststruktur für einen elektrischen Antriebsmotor, einer Batterie oder dergleichen, an einem Rahmen des zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzuegs. Die Vorrichtung umfasst dabei ein Aufnahmeelement mit einer Bohrung, ein Rahmenelement sowie eine Verbindungsvorrichtung. Dieses Aufnahmeelement ist zumindest teilweise zwischen einer ersten Wand und einer zweiten Wand des Rahmenelements angeordnet, welche parallel zueinander verlaufen. Über die Verbindungsvorrichtung ist das Aufnahmeelement an dem Rahmenelement befestigt. Dabei ist es so, dass die Verbindungsvorrichtung drei Segmente umfasst. Ein erstes ebenes Segment liegt an der ersten Wand an, ein zweites ebenes Segment liegt an der zweiten Wand an, und ein zwischen dem ersten und dem zweiten jeweils ebenen Segment liegendes zentrales Segment ist an dem Aufnahmeelement befestigt. Erfindungsgemäß ist die Komponente bezogen auf eine Einbaulage in dem Fahrzeug zumindest teilweise unterhalb von der Vorrichtung angeordnet und mittels der innerhalb der Bohrung angeordneten Schraube an dem Aufnahmeelement befestigt. Eine Wand im Sinne der Erfindung ist dabei ein Bereich, der zumindest eine ebene Fläche aufweist, vorzugsweise ein Bereich, welcher plattenförmig ausgestaltet ist, wie zum Beispiel ein ebenes Metallblech mit gleichförmiger Materialdicke. Solche parallelen Wände in einem Rahmenelement können beispielsweise gegenüberliegende Wände eines Rechteckrohrrahmens oder gegenüberliegende Wände eines U-förmigen oder doppelt-T-förmigen Rahmenelements sein.
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Das Rahmenelement ist dabei zum Beispiel ein Teil eines Rahmens eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, wobei das Rahmenelement lösbar mit einem anderen Rahmenelement des Rahmens verbunden sein kann oder einteilig mit einem anderen Rahmenelement des Rahmens ausgebildet sein kann.
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Dadurch, dass das Aufnahmeelement mit dem zentralen Segment der Verbindungsvorrichtung befestigt ist und deren erstes ebenes Segment zumindest mittelbar an der ersten Wand befestigt ist sowie dass das zweite ebene Segment zumindest mittelbar an der zweiten Wand befestigt ist, entsteht eine sehr gute und zuverlässige Verbindung des Aufnahmeelements über die Verbindungsvorrichtung mit dem Rahmenelement. Das Aufnahmeelement kann nun genutzt werden um das Bauteil, beispielsweise die Gerüststruktur mit dem elektrischen Antriebsmotor, zuverlässig und effizient in dem Rahmenelement des Rahmens aufzunehmen.
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Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs kann es vorgesehen sein, dass eine Längsachse der Bohrung des Aufnahmeelements parallel zu der ersten Wand und parallel zu der zweiten Wand sowie, bezogen auf eine Einbaulage in dem Fahrzeug, in einer vertikalen Richtung angeordnet ist. Das Aufnahmeelement kann mit der Verbindungsvorrichtung also vorzugsweise in einem in dem bestimmungsgemäßen Einsatz des Fahrzeugs im Wesentlichen horizontal laufenden Rahmenelement aufgenommen sein, sodass eine Befestigung des Bauteils in Vertikalrichtung, also beispielsweise ein Befestigen des Bauteils an dem Rahmen des Fahrzeugs von unten her, möglich wird.
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Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung kann es ferner vorsehen, dass das Aufnahmeelement eine Zylinderform aufweist, und dass das zentrale Segment der Verbindungsvorrichtung ein Zylindersegment aufweist, welches an der Zylinderform des Aufnahmeelements anliegt. Hierdurch lassen sich das zentrale Segment und das Aufnahmeelement ideal miteinander verbinden.
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Mit dem Zylindersegment ist ein Bauteil gemeint, welches im Wesentlichen die Form eines Segmentes eines Zylinders aufweist. Das Zylindersegment ist zum Beispiel als ein Blechteil ausgebildet, welches derart gebogen ist, dass es an einem zylindrischen Bauteil zur Anlage gebracht werden kann.
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Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs kann es entsprechend vorgesehen sein, dass das zentrale Segment der Verbindungsvorrichtung direkt mit dem Aufnahmeelement verbunden ist. Unter einer direkten Verbindung im Sinne der Erfindung ist dabei zu verstehen, dass zwei Teile so miteinander verbunden sind, dass diese sich berühren und beispielsweise über eine Schraube oder Niete miteinander verbunden sein können. Die Alternative für eine direkte Verbindung ist die Verbindung über eine Schweiß- oder Lötnaht, sodass diese über Teile ihrer Fläche entweder direkt oder mittelbar über die Schweiß- oder Lötnaht aneinander anliegen. Eine weitere Alternative wäre auch eine Klebeverbindung.
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Das zentrale Segment kann vorzugsweise mit dem Aufnahmeelement verschweißt ausgebildet sein, auch wenn andere Befestigungstechniken hier grundlegend denkbar sind.
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Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs kann es ferner vorsehen, dass das erste ebene Segment direkt mit der ersten Wand verbunden ist und das zweite ebene Segment direkt mit der zweiten Wand verbunden ist, wobei die direkte Verbindung auch hier wieder im oben beschriebenen und definierten Sinne der hier vorliegenden Beschreibung zu verstehen ist.
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Die Bohrung des Aufnahmeelements kann dabei als reine Durchgangsbohrung ausgebildet sein, sodass eine Schraube durch diese hindurchgeführt und über eine Mutter entsprechend verschraubt werden kann. Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung kann es alternativ dazu auch vorgesehen sein, dass die Bohrung selbst ein Gewinde aufweist, sodass also auf eine zusätzliche Schraube verzichtet werden kann. Durch die Befestigung des Aufnahmeelements mit seiner Bohrung in dem Rahmenelement des zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs wird das Aufnahmeelement an einer Drehbewegung gehindert, sodass die Montage beim Einsatz einer Bohrung mit Gewinde außerordentlich einfach und effizient erfolgen kann. Insbesondere kann das Bauteil einfach von unten an den Rahmen des Fahrzeugs mit dem Bereich des Rahmens befindlichen Vorrichtungen angeschraubt werden, ohne dass der Rahmen selbst dafür von den Seiten oder insbesondere von oben zugänglich sein muss.
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Gemäß einer außerordentlich günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs kann es nun vorgesehen sein, dass das erste ebene Segment, das zentrale Segment und das zweite ebene Segment der Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden sind und ein U-förmiges Verbindungselement ausbilden. Die Segmente können dazu miteinander verbunden, insbesondere direkt miteinander verbunden, oder einteilig miteinander ausgeführt sein. Die U-förmige Ausgestaltung erlaubt nun einen sehr einfachen und effizienten Aufbau, bei welchem durch die Breite des U dessen Schenkel das erste ebene Segment und das zweite ebene Segment ausbilden und dessen untere Verbindung das zentrale Segment bildet. Dieses kann entweder mit einer Wölbung nach außen oder nach innen gemäß der oben beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung das Zylindersegment aufweisen, um mit dem vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten Aufnahmeelement direkt verbunden werden zu können.
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Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung hiervon kann es dabei vorgesehen sein, dass bezogen auf einen eingebauten Zustand in dem Fahrzeug das U-förmige Verbindungselement horizontal angeordnet ist. Horizontal bedeutet in dem Fall, dass der U-förmige Aufbau auf dem bzw. im Inneren des Rahmenelements liegend ausgebildet ist, dass die Schenkel des U also in Fahrtrichtung, entgegen der Fahrtrichtung oder senkrecht zu der Fahrtrichtung ausgerichtet sind. Beispielsweise können die Schenkel des U in Fahrtrichtung zeigen, das zentrale Segment, welches die Verbindung zwischen den Schenkeln ausbildet, länge dann quer zur Fahrtrichtung. Die Breite des Blechteils, aus dem das Verbindungselement vorzugsweise gefertigt ist, würde sich dann in der vertikalen Richtung erstrecken, sodass der Aufbau insbesondere in einem nach oben offenen Rahmenelement zwischen den beiden parallelen Wänden und auf einem horizontalen Bodenelement des Rahmens liegend aufgenommen werden kann.
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Eine sehr günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs sieht es nun ferner vor, dass die Verbindungsvorrichtung zwei Verbindungselemente aufweist. Über zwei solche Verbindungselemente lässt sich das Aufnahmeelement in dem Rahmenelement ideal stabilisieren und mit diesem verbinden. Vorzugsweise können nun beide dieser Verbindungselemente jeweils als U-förmiges Verbindungselement im oben beschriebenen Sinn ausgebildet sein. Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung hiervon ist es dementsprechend vorgesehen, dass die Verbindungsvorrichtung zwei U-förmige Verbindungselemente umfasst. In Längsrichtung des Rahmenelements folgen dann das ersten Verbindungselement, das Aufnahmeelement und das zweite Verbindungselement in der genannten Reihenfolge aufeinander, wobei die beiden U-förmigen Verbindungselemente gespiegelt zueinander angeordnet sind. Die beiden Verbindungselemente sind also so mit dem Aufnahmeelement verbunden, dass sie eine Art Doppel-U bzw. X ausbilden und mit ihren jeweils ebenen Segmenten an den Wänden befestigt sind. Dieser Aufbau bietet eine ideale Steifigkeit und Dauerhaltbarkeit der Befestigung bei minimalem Aufwand hinsichtlich der Herstellung, des Gewichts, der benötigten Bauteile, da die beiden U-förmigen Verbindungselemente als Gleichteile ausgebildet sein können, und der Montage. Die Verbindungsvorrichtung in dieser Ausgestaltung lässt sich einfach und effizient zwischen die Wände des Rahmens positionieren und mit diesen, sofern gewünscht und/oder erforderlich, verbinden, beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben, um dann in dem Aufnahmeelement eine entsprechende Befestigung des Bauteils, beispielsweise einer Gerüststruktur eines Elektromotors oder dergleichen, vorzusehen.
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Das Verbindungselement selbst kann dabei gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als einteiliges Blechteil ausgeführt sein. Ein solches Blechteil hat dabei den Vorteil, dass dieses einfach und effizient hergestellt werden kann. So kann beispielsweise seine Außenkontur sowie eventuelle Öffnungen zur Befestigung und/oder zur Gewichtsreduktion durch Stanzen, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden oder dergleichen vorgefertigt werden. Im Anschluss kann durch ein einfaches Abkanten und/oder Biegen das Verbindungselement hergestellt werden.
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Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Weiterbildung des Fahrzeugs kann es ferner vorgesehen sein, dass der Rahmen bzw. seine Elemente zumindest drei der Vorrichtungen gemäß der Erfindung aufweisen, wobei die Komponente einen Elektromotor und eine Gerüststruktur als das zu befestigende Bauteil aufweist, wobei die Gerüststruktur direkt an den Aufnahmeelementen befestigt ist, also beispielsweise über Schrauben sowie gegebenenfalls entsprechende Scheiben, Platten oder dergleichen, mit den Aufnahmeelementen verbunden ist. Der Elektromotor des zumindest teilweise elektrischen Fahrzeugs ist dann an dieser Gerüststruktur, beispielsweise einem Motorträger, befestigt.
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Wie bereits erwähnt kann das Fahrzeug dabei teilweise elektrisch angetrieben sein. Es kann sich also um ein Hybridfahrzeug handeln, welches neben dem elektrischen Antrieb eine andere Antriebsmöglichkeit bietet, beispielsweise den Antrieb über eine Verbrennungskraftmaschine oder dergleichen. Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung kann das zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeug auch als reines Elektrofahrzeug ausgebildet sein, welches ausschließlich unter Nutzung elektrischer Leistung, beispielsweise aus einer Batterie und/oder einem Brennstoffzellensystem, angetrieben wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.
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Dabei zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Rohbaustruktur eines beispielhaften Fahrzeugs;
- 2 eine Vergrößerung des Ausschnitts II in 1;
- 3 eine dreidimensionale Ansicht eines Aufnahmeelements mit einer Verbindungsvorrichtung in einer möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung;
- 4 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
- 5 eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
- 6 eine weitere alternative Ausgestaltung.
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In der Darstellung der 1 ist ein mit 1 bezeichnetes Fahrzeug bzw. ein Teil seiner Rohbaustruktur schematisch angedeutet. Innerhalb dieser Rohbaustruktur findet sich ein sogenannter Fahrzeugrahmen oder Tragrahmen, welcher häufig auch nur als Rahmen 2 bezeichnet wird, von welchem hier im Wesentlichen ein Rahmenelement 3 in Form eines Längsträgers zu erkennen ist. Im Bereich der späteren Hinterachse befindet sich unterhalb dieses Rahmenelements 3 ein Bauteil 4 in Form einer Gerüststruktur, welche zur Aufnahme eines elektrischen Antriebsmotors 5, wie er in der Darstellung der 2 angedeutet ist, ausgestaltet ist. Das Bauteil 4, welches hier auch als Motorträger bezeichnet werden könnte, ist an dem Rahmenelement 3 des Rahmens 2 in später noch näher beschriebener Art und Weise befestigt.
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In der Darstellung der 1 ist außerdem in dreidimensionaler Andeutung eine Darstellung der Richtungen x, y und z zu erkennen. Die in bzw. entgegen der Fahrtrichtung verlaufende Längsrichtung x spannt dabei zusammen mit der senkrecht auf ihre stehenden Richtung y, der sogenannten Querrichtung, eine horizontale Ebene bezogen auf das Fahrzeug 1 auf, die darauf senkrecht stehende Richtung z bildet dementsprechend die Vertikalrichtung des Fahrzeugs 1, welche auch als Hochachse bezeichnet wird. Die Richtung x wird dementsprechend als Längsachse, die Richtung y als Querachse bezeichnet.
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In der vergrößerten Darstellung der 2 ist nun eine Komponente 6 des elektrischen Antriebsstrangs zu erkennen, welche das Bauteil 4, somit die Gerüststruktur, und den elektrischen Antriebsmotor 5 umfasst. Diese Komponente 6 ist an dem hier abschnittsweise erkennbaren Rahmenelement 3 befestigt. Dazu dienen zwei in ihrer Gesamtheit jeweils mit 7 bezeichnete Vorrichtungen, welche an dem Rahmen 2 angeordnet sind und an welchen über Schrauben 8 und zwischen den Schrauben 8 und dem Bauteil 4 angeordneten Tragelementen 9, beispielsweise Tragplatten oder Scheiben, das als Gerüststruktur ausgebildete Bauteil 4 befestigt ist.
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In der Darstellung der 3 findet sich nun eine dreidimensionale Darstellung der Vorrichtung 7 zum Befestigen des Bauteils 4, hier also der Gerüststruktur, an dem Rahmenelement 3. Die Vorrichtung 7 umfasst ein Aufnahmeelement 10, welches vorzugsweise aber nicht zwingend als zylindrisches Aufnahmeelement 10 ausgebildet ist. Es weist eine zentrale Bohrung 11 zur Aufnahme der Schraube 8 auf, und kann optional mit einem Gewinde innerhalb dieser Bohrung 11 versehen sein. Damit das Aufnahmeelement 10 in dem Rahmenelement 3 zuverlässig fixiert wird, umfasst die Vorrichtung 7 in dem Ausführungsbeispiel der 3 eine Verbindungsvorrichtung. Die Verbindungsvorrichtung weist im Ausführungsbeispiel der 3 zwei Verbindungselemente 12, 12' welche jeweils aus einteiligen Blechelementen bestehen, die im Wesentlichen U-förmig geformt sind, auf. Jedes der Verbindungselemente 12, 12' weist ein erstes ebenes Segment 13 sowie ein zweites ebenes Segment 14 auf, welche die Schenkel des jeweiligen U-förmigen Verbindungselementes 12, 12' bilden. Sie werden über ein zentrales Segment 15 verbunden, welches ein Zylindersegment aufweist, um an dem Aufnahmeelement 10 anzuliegen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist außerdem in diesem zentralen Segment 15 eine Ausnehmung 16 zu erkennen. Die beiden U-förmigen Verbindungselemente 12, 12' sind gespiegelt zueinander angeordnet und mit dem zylindrischen Aufnahmeelement 10 verbunden. In der Längsrichtung x des Fahrzeugs 1 bzw. des Rahmenelements 3 folgt damit das erste Verbindungselement 12, das Aufnahmeelement 10 und das zweite Verbindungselement 12' aufeinander. Die zentralen Segmente 15 der beiden Verbindungselemente 12, 12' sind dabei einander und dem zwischen ihnen liegenden Aufnahmeelement 10 zugewandt.
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Aufnahmeelement 10 und Verbindungselemente 12, 12' werden nun, wie es in der Darstellung der 4 in einer Ansicht von oben zu erkennen ist, in das Rahmenelement 3 eingesetzt. Dieses besteht im Wesentlichen aus einer ersten Wand 17, einer zweiten hierzu parallelen Wand 18 sowie einem Boden 19, welcher die beiden Wände 17, 18 miteinander verbindet. Dieser Boden 19 hat eine hier nicht erkennbare Öffnung zur Aufnahme des über die Verbindungselemente 12, 12' überstehenden Teils des Aufnahmeelements 10. Das mit den beiden Verbindungselementen 12, 12' verbundene, beispielsweise verschweißte Aufnahmeelement 10, wird nun von oben so zwischen die Wände 17, 18 des Rahmens eingesetzt, dass das jeweils erste Segment 13 des jeweiligen Verbindungselements 12, 12' an der ersten Wand befestigt werden kann, wozu die ebenen Flächen der ersten Segmente 13 und der Wand 17 aneinander zu liegen kommen. Hier wäre dann eine Verbindung durch Verkleben, Verschweißen, Verlöten, Vernieten, Verschrauben oder dergleichen denkbar. Vergleichbares gilt für die zweiten ebenen Segmente 14, welche dementsprechend mit der zweiten parallelen Wand 18 des Rahmenelements 3 in Berührung stehen und an dieser befestigt werden können. Das Aufnahmeelement 10 und die Verbindungselemente 12, 12' sind auf diese Weise sicher in dem Rahmenelement 3 fixiert, wodurch einfach und effizient die Montage der Komponente 6, also der Kombination aus elektrischem Antriebsmotor 5 und Gerüststruktur (Bauteil 4) an den Vorrichtungen 7 und damit mittelbar an dem Rahmen 2 ermöglicht wird.
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Abschließend zeigen die 5 und 6 weitere alternative Ausführungsbeispiele für die Vorrichtung 7. Analog zur Darstellung in 4 ist in der Darstellung der 5 ein Aufnahmeelement 10 mit quadratischem Querschnitt zu erkennen, sowie ein einziges einteiliges Verbindungselement 12. Das zentrale Segment 15 umgibt das Aufnahmeelement 10 mit seiner Bohrung 11 hier um in etwa den halben Umfang. Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 hat das zentrale Segment 15 eine eckige Kontur, so dass es an dem Aufnahmeelement 10 mit dem quadratischen Querschnitt zur Anlage gebracht werden kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 6 weist das zentrale Segment 15 ein alternatives Zylindersegment auf. In der Darstellung der 6 ist das Aufnahmeelement 10 mit seiner Bohrung 11 wiederum zylindrisch ausgebildet. Die Vorrichtung 7 umfasst wieder zwei der Verbindungselemente 12, 12' welche jeweils nur das erste Segment 13 zur Anlage an der ersten Wand bzw. das zweite Segment 14 zur Anlage an der zweiten Wand 18 sowie das zentrale Element 15 aufweisen, ohne dass das erste Verbindungselement 12 auch das zweite Segment 14 und ohne dass das zweite Verbindungselement 12' auch das erste Segment 13 mit umfasst.
