DE3240939A1

DE3240939A1 - Thermostatische fluidsteuerventilvorrichtung

Info

Publication number: DE3240939A1
Application number: DE19823240939
Authority: DE
Inventors: Backman Wayland Mass. Wong
Original assignee: Thomson International Co
Current assignee: Thomson International Co
Priority date: 1981-11-05
Filing date: 1982-11-05
Publication date: 1983-05-11
Also published as: CA1195965A; GB2108663A; GB2108663B

Description

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Die Erfindung betrifft eine thermostatische Fluidsteuerventilvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Kühlsystem vieler Kraftfahrzeugmotoren ist vom Nebenschlußtyp, bei- dem ein Kühlfluid, das von einer stromaufwärtigen Leitung zu der Ventilvorrichtung strömt, zur Strömung in eine oder alle beide von zwei stromabwärtigen Leitungen gelenkt wird. In einem derartigen System zirkuliert das Kühlfluid fortwährend während des Betriebs des Motors und eine thermisch ansprechende Ventilvorrichtung steuert die Strömung des Fluids zu den stromabwärtigen Leitungen.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein thermostatisches Fluidsteuerventil zu schaffen, das zur Anbringung in einem Nebenschlußtyp-Kühlsystem eines Kraftfahrzeugmotors ausgebildet ist.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein thermostatisches Fluidsteuerventil zu schaffen, das mit verhältnismäßig geringen Kosten gebaut werden kann.

Eine thermostatische Fluidsteuerventilvorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt eine zweistückige Rahmenstruktur, die vorzugsweise, aus Metallblechmaterial gebaut ist. Eines der Rahmenelemente umfaßt einen ringförmigen stationären Ventilsitzabschnitt, durch den eine Fluidöffnung hindurch geformt ist, wobei sich eine einstückige Brücke über die Fluidöffnung erstreckt. Das zweite Rahmenelement umfaßt einen Ringabschnitt und eine Vielzahl von Schenkelabschnitten sowie eine Vielzahl von Fußabschnitten, die alle einstückig ausgebildet sind. Ein bewegbares Verschlußelement kann in Eingriff mit dem Ventilsitzabschnitt des ersten Rahmenelementes treten, um die Fluidöffnung zu verschließen. Ein thermisch ansprechendes Betätigungselement ist betriebsmäßig mit dem Verschlußelement zu dessen Bewegung verbunden. Die Rahmenstruktur ist zur festen

Positionierung zwischen zwei Eingriffsflächen innerhalb einer Fluidleitung ausgebildet, in welcher die thermostatische Ventilvorrichtung montiert ist.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische. Ansicht einer er

findungsgemäßen thermostatischen Ventilvorrichtung _r wobei Teile ausgebrochen und im Schnitt dargestellt sind;

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische

Ansicht der thermostatischen Ventilvorrichtung der Fig. 1;

Fig. 3 eine gegenüber den Fig. 1 und 2 vergrößerte

Schnittansicht der thermostatischen Ventilvorrichtung der Fig. 1 und 2, die in einem Abschnitt einer Leitung eines Kühlsystems eines Kraftfahrzeugmotors angebracht ist, und wobei das Verschlußelement des thermostatischen Ventils in einer Stellung des Betriebs gezeigt ist;
und

Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Schnittansicht,

wobei jedoch das Verschlußelement des thermostatischen Ventils in einer weiteren Stellung des Betriebs dargestellt ist.

Die in der Zeichnung gezeigte erfindungsgemäße thermostatische Fluidsteuerventilvorrichtung 8 umfaßt ein oberes Rahmenteil 10, das vorzugsweise hauptsächlich aus Blechmaterial besteht, sowie einen ringförmigen Ventilsitzabschnitt 12, der durch sich hindurch einen Strömungsdurchgang bildet und einen integralen

Brückenabschnitt 14, der sich über den Strömungsdurchgang erstreckt.

Ein unteres.Rahmenteil 20 besteht ebenfalls vorzugsweise aus Blechmaterial und weist ein Paar von voneinander beabstandeten Schenkelteilen 24 auf, die an ihren unteren Teilen einstückig mit einem Ringabschnitt 28 verbunden sind. Die oberen Teile der Schenkelabschnitte 24 weisen sich seitlich erstreckende Flügel 30 auf. Die oberen Enden der Schenkelabschnitte 24 erstrecken sich durch Öffnungen 36 in dem ringförmigen Ventilsitzteil 12 des oberen Rahmenelementes 10 und sind umgebogen oder in irgendeiner geeigneten Weise an dem ringförmigen Ventilsitzteil 12 befestigt, um das untere Rahmenteil 20 an dem oberen Rahmenteil 10 festzuhalten. Die Flügel 30 der Schenkelabschnitte 24 stehen im Eingriff mit der unteren Oberfläche des ringförmigen Ventilsitzteils 12 des oberen Rahmenelementes 10. Das untere Rahmenelement 20 ist somit starr an dem oberen Rahmenelement 10 befestigt.

Im wesentlichen eingeschlossen innerhalb des oberen Rahmenelementes 10 und des unteren Rahmenelementes 20 ist eine thermisch ansprechende Betätigungsvorrichtung 38. Die thermisch ansprechende Betätigungsvorrichtung 38 umfaßt einen starren Behälter '40, in welchem ein thermisch ansprechend expandierbares Material aufgenommen ist, wie Wachs oder ähnliches, und eine Betätigungsstange 42. Die thermisch ansprechende Betätigungsvorrichtung 38 ist vorzugsweise von derjenigen Art, die in US-PS 2 806 375 und US-PS 2 806 376 beschrieben ist. Es können jedoch auch andere Arten von Betätigungsvorrichtungen zufriedenstellend sein.

Der untere Teil des starren Behälters 40 ist von dem Ringabschnitt 28 des unteren Rahmenelementes 20 umgeben. Der obere Teil des starren Behälters 40 ist an einem Verschlußelement 50 befestigt. Das Verschlußelement 50 besteht vorzugsweise

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aus Blechmaterial. Eine Schraubenfeder 54 umgibt den Behälter 40 und ist zwischen dem Verschlußelement 50 und dem Ringabschnitt 28 zusammengedrückt. Der Ringabschriitt 28 weist einen aufrechtstehenden Flansch 56 auf, der von dem unteren Teil der Feder 54 umgeben ist. Die Schraubenfeder 54 drückt somit das Verschlußelement 50 zum ringförmigen Ventilsitzabschnitt 12 des oberen Rahmenelementes 10 hin und das Verschlußelement 50 steht normalerweise im Eingriff mit dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt 12. Die Betätigungsstange 42 steht im Eingriff mit dem Brückenteil 14 des oberen Rahmenelementes 10. Einstückig mit den Schenkelteilen 24 und dem Ringabschnitt 28 des unteren Rahmenelementes 20 sind Verlängerungen oder Fußteile 60 vorgesehen. Die Fußteile 60 sind im Winkel bezüglich der Schenkelteile24 angeordnet.

Die erfindungsgemäße thermostatische Ventilvorrichtung 8 ist derart ausgebildet, daß sie innerhalb einer Leitung eines Kühlsystems eines Kraftfahrzeugmotors angeordnet werden kann. Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Leitungsaufbau 64, der mit einem feststehenden Abschnitt 66 versehen ist, mit welchem die Fußteile oder Verlängerungen 60 des unteren Rahmenelementes 20 im Eingriff stehen. Ein abnehmbares Leitungselement 70 umschließt im wesentlichen die thermisch ansprechende Fluidsteuerventilvorrichtung 8. Das abnehmbare Leitungselement 70 ist mit Bolzen oder Kopfschrauben 74 an dem feststehenden Abschnitt 66 befestigt. Das abnehmbare Leitungselement 70 weist eine ringförmige Innenfläche 78 auf, die im Eingriff mit einem elastomeren Dichtring 80 steht. Der elastomere Dichtring 80 steht auch mit der oberen Oberfläche des ringförmigen Ventilsitzabschnitts 12 des oberen Rahmenelements 10 im Eingriff und kann daran befestigt sein, wie in der Fig. 1 gezeigt. Die thermostatische Fluidsteuerventilvorrichtung 8 ist somit fest innerhalb des Leitungsaufbaus 64 positioniert.

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Der feststehende Abschnitt 66 des Leitungsaufbaus 64 weist eine Öffnung 82 auf, in welcher der untere Teil des unteren Rahmenelenients 20 positioniert ist. Das abnehmbare Leitungselement 70 weist eine Öffnung 84 und eine öffnung 88 auf, die zur Verbindung mit stromabwärtigen Leitungsabschnitten der Leitungsstruktur 64 und des Kühlsystems ausgebildet sind.

Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, strömt während des Betriebs des Motors, dem die thermisch ansprechende Fluidsteuerventilvorrichtung 8 gemäß der Erfindung zugeordnet ist/ Fluid aufwärts durch die öffnung 82, wie durch die Pfeile 90 angegeben, und normalerweise strömt das gesamte Fluid auswärts durch die Öffnung 84, wie durch den Pfeil 92 dargestellt. Wenn jedoch die Temperatur des Fluids, das die thermisch ansprechende Betätigungsvorrichtung 38 berührt, eine vorbestimmte Größe erreicht, arbeitet die thermisch ansprechende Betätigungsvorrichtung 38 und bewegt das Verschlußelement 50 nach unten, um den Fluidströmungsdurchgang durch den ringförmigen Ventilsitzabschnitt 12.des oberen Rahmenelements 10 zu öffnen. Wenn dieser Vorgang erfolgt, strömt etwas von dem Fluid aufwärts durch die Öffnung 88, wie in der Fig. 4 durch den Pfeil 98 angegeben.

Die thermostatische Fluidsteuerventxlvorrxchtung 8 gemäß der Erfindung dient also als Nebenschluß-Fluidsteuerventilvorrichtung, die fest zwischen zwei inneren Oberflächen eines Fluidleitungsaufbaus oder -systems positioniert ist und zur Steuerung von Fluid aus einer stromaufwärtigen Leitung in zwei stromaufwärtige Leitungen betätigbar ist.

Die Fig. 2 zeigt daß das untere Rahmenelement 20 ein einziges Stück aus Blechmaterial ist, das in der dargestellten Weise geschnitten und geformt ist. Die Fig. 3 und 4 zeigen, daß das

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obere Rahmenelement 10 ein einziges Stück aus Blechmaterial ist, das in der dargestellten Weise geformt ist. Es ist jedoch anzumerken, daß sowohl das obere Rahmenelement 10 als auch das untere Rahmenelement 20 aus einer Vielzahl von Teilen bestehen können, die in geeigneter Weise miteinander verbunden sind. Es ist daher auch anzumerken, daß die thermostatische Fluidsteuerventilvorrichtung 8 gemäß der Erfindung mit verhältnismäßig geringen Kosten erzeugt werden kann und überdies einfach und leicht in einem Nebenschluß-Kühlsystem eines Kraftfahrzeugmotors eingebaut werden kann.

Claims

HELMUTSCHROETER KLAUS "I EH-MANN
DIPL.-PHYS. DIPL.-ING.
PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
jx-st-17 U/m
5. Nov. 1982

Thermostatische Fluidsteuerventilvorrichtung

Patentansprüche

' 1. iThermostatische Fluidsteuerventilvorrichtung, insbesondere ' '" für das Kühlsystem eines Kraftfahrzeugmotors, wobei das Kühlsystem eine erste Eingriffsoberfläche und eine zweite Eingriffsoberfläche aufweist, die voneinander im Abstand angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß ein erstes Rahmenelement (10), das mit einem ringförmigen Ventilsitzabschnitt (12) versehen ist, welches eine Fluidöffnung bildet, und mit einem Brückenabschnitt (14), der sich über die Fluidöffnung erstreckt, und ein zweites Rahraenelement ('2O) vorgesehen ist, welches eine Vielzahl von Schenkelabschnitten (24) umfaßt, die mittels eines einstückigen Ringabschnittes (28) miteinander verbunden sind, daß das zweite Rahmeneleiaent (20) auch eine Vielzahl von einstückigen Fußteilen (60) aufweist, die sich seitlich von den Schenkelabschnitten ''wegerstrecken,

D-7070 SCHWÄBISCH CMÜND KONTEN: D-flOOO MÜNCHEN

H. SCHROETER Telefon: (07171) 5690 Deutsche Bank AG München 70/37 369 (BLZ 700 700 10) K. LEHMANN Telefon: (089) 725 2071

Bodujase 49 Telex; 7248 S68 pagdd Postscheckkonto München 1679 4 lr8O4 {BLZ 700100 80) Lipöwskystraße 10 Telex: 5212248 pawcd

daß die thermostatische Ventilvorrichtung zur Positionierung zwischen der ersten und der zweiten Eingriffsfläche des Kühlsystems ausgebildet ist, wobei die Fußabschnitte im Eingriff mit der ersten Eingriffsoberfläche stehen und der ringförmige Ventilsitzabschnitt in der Nähe der zweiten Eingriffsoberfläche liegt, daß ferner ein thermisch ansprechendes Betätigungselement (38) vorgesehen ist, von dem ein Teil von dem Ringabschnitt (28) des zweiten Rahmenelementes umgeben ist, und ein Teil im Eingriff mit dem Brückenabschnitt des ersten Rahmenelementes steht, und daß ein Verschlußelement (50) an dem thermisch ansprechenden Betätigungselement (38) befestigt ist und bezüglich des Ventilsitzabschnitts (12) bewegbar ist, um die Fluidöffnung zu schließen und zu öffnen.

2. Thermostatische Fluidsteuerventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein elastomeres Dichtelement (80) im Eingriff mit der zweiten Eingriffsoberfläche und im Eingriff mit dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt (12) des ersten Rahmenelementes vorgesehen ist.

3. Thermisch ansprechende Fluidsteuerventilvorrichtung

nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das erste Rahmenelement (10) und das zweite Rahmenelement (20) aus Metallblechmaterial· bestehen,und daß die Schenkelabschnitte (24) des zweiten Rahmenelementes (20) an dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt (12) des ersten Rahmenelementes (10) zur Bildung einer Rahmeneinheit befestigt sind.

4. Thermisch ansprechende Fluidsteuerventilvorrichtung

nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Einrichtungen (54) vorgesehen sind, die einen Teil des thermisch ansprechenden Beta-

tigungselementes (38) umgeben, mit dem Verschlußelement (50) und dem Ringabschnitt (28) des zweiten Rahmenelementes (20) im Eingriff stehen und das Verschlußelement (50) zu dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt (.12) hindrücken.

5. Thermisch ansprechende Fluidsteuerventilvorrichtung

nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Flügelabschnitten (30) vorgesehen ist, die einstückig mit den Schenkelabschnitten (24) des zweiten Rahmenelementes (20) ausgebildet sind, sich von diesen seitlich wegerstrecken und im Eingriff mit dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt (12) des ersten Rahmenelementes (10) stehen,
6. Verfahren zur Herstellung einer thermostatischen Fluidsteuerventilvorrichtung, mit einer Rahmenstruktur (20), einem Betätigungselement (38), einem Verschlußelement (50) und einem Federelement (54), die in einem Kühlsystem eines Kraftfahrzeugmotors montiert ist, welches mit einer inneren Eingriffsfläche (66) versehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein Stück aus flachem Metallblechmaterial zur Bildung eines Eingriffsabschnitts

(28) mit einer hindurchgehenden Öffnung geschnitten wird, wobei sich eine Vielzahl von Schenkelabschnitten (24) von dem Eingriffsabschnitt (28) wegerstreckt und Fußabschnitte (60) sich von dem Eingriffsabschnitt wegerstrecken, daß die Schenkelabschnitte (24) in einem Winkel bezüglich des Eingriffsabschnitts gebogen werden und die Fußabschnitte in einem Winkel bezüglich der Schenkelabschnitte gebogen werden, daß der Eingriffsabschnitt (28) derart ausgebildet wird, daß er einen Teil des Betätigungselements (38) einschließt, um das Federelement (54) zu stützen, das ebenfalls mit dem Verschlußelement (50) im Eingriff steht, um dieses zur Bewegung zu drücken, und

daß die Fußabschnitte (60) derart ausgebildet werden, daß sie mit der inneren Eingriffsoberfläche des Kühlsystems in Eingriff stehen, um die thermostatische Fluidsteuerventilvorrichtung innerhalb des Kühlsystems zu montieren.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein ringförmiger Flansch (56) in einem Teil des Eingriffsabschnitts (28) gebogen wird und die hindurchgehende Öffnung einschließt, und daß der ringförmige Flansch (56) derart ausgebildet wird/ daß er von einem Teil des Federelementes (54) umgeben wird, um das Federelement bezüglich des Eingriffsabschnitts (28) zu halten, während das Federelement mit dem Eingriffsabschnitt in Eingriff tritt.
8. Thermostatische Fluidsteuerventilvorrichtung, insbesondere zur Verwendung im Kühlsystem eines Kraftfahrzeugmotors, wobei das Kühlsystem eine erste Eingriffsfläche und eine zweite Eingriffsfläche aufweist, die voneinander beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Rahmenelement (10) vorgesehen ist, das mit einem ringförmigen Ventilsitzabschnitt (12) versehen ist, welcher eine Fluidöffnung bildet und einen Brückenabschnitt (14), der sich über die Fluidöffnung erstreckt, daß ein zweites Rahmenelement (20) vorgesehen ist, das eine Vielzahl von Schenkelteilen (24) aufweist, welche durch einen einstückigen Ringabschnitt (28) miteinander verbunden sind, daß das zweite Rahmenelement auch eine Vielzahl von einstückigen Fußteilen (60) aufweist, die sich seitlich von den Schenkelabschnitten erstrecken, daß die thermostatische Ventilvorrichtung zur Positionierung zwischen der ersten und der zweiten Eingriffsfläche des Kühlsystems ausgebildet ist,

wobei die Fußteile in Eingriff mit der ersten Eingriffsfläche stehen und mit dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt in der Nähe der zweiten Eingriffsfläche, daß ein thermisch ansprechendes Betätigungselement (38) vorgesehen ist, welches einen Teil aufweist, der von dem Ringabschnitt des zweiten Rahmenelements umgeben ist, sowie einen zweiten Abschnitt, der im Eingriff mit dem Brückenteil des ersten Rahmenelementes steht, sowie ein Verschlußelement (50), das an dem thermisch ansprechenden Betätigungselement (38) befestigt ist und bezüglich des 'Ventilsitzabschnittes (12) zum Schließen und Öffnen der Fluidöffnung bewegbar ist.
9. Thermostatische Fluidsteuerventilvorrxchtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß ein elastomeres Dichtelement (80) vorgesehen ist, das im Eingriff mit der zweiten Eingriffsfläche und mit dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt (12) des ersten Rahmenelementes steht.
10. Thermisch ansprechende Fluidsteuerventilvorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß ein erstes Rahmenelement (10) aus Blechmaterial vorgesehen ist, welches einen ringförmigen Ventilsitzabschnitt (12) umfaßt, der eine Fluidöffnung bildet und einen Brückenabschnitt (14), der einstückig mit dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt (12) ausgebildet ist und sich über die Fluidöffnung erstreckt, daß ein zweites Rahmenelement (20) aus Metallblechmaterial vorgesehen ist, welches einen Ringabschnitt (28) und ein Paar von Schenkelabschnitten (24) umfaßt, die einstückig mit dem Ringabschnitt ausgebildet sind und sich von dem Ringabschnitt wegerstrecken, sowie ein Paar von Fußabschnitten (60), die einstückig mit dem Ringabschnitt (28) und den Schenkelabschnitten (24) ausgebildet sind und im Winkel zu den Schenkelabschnitten stehen, daß die Schenkelabschnitte (24) des zweiten Rahmenelementes (20) an dem

ringförmigen Ventilsitzabschnitt (12) des ersten Rahmenelementes (10) zur Bildung einer Rahmeneinheit befestigt sind, die zur Positionierung innerhalb eines Fluidleitungssystems ausgebildet ist, wobei die Fußabschnitte (60) in Eingriff mit einem Teil des Fluidleitungssystems stehen, daß ein Verschlußelement (50) aus Metallblechmaterial mit dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt des ersten Rahmenelementes in Eingriff treten kann, um die Fluidöffnung zu schließen, daß ein thermisch ansprechendes Betätigungselement (38) vorgesehen ist, welches mit einem Abschnitt (40) an dem Verschlußelement (50) befestigt ist und mit einem Abschnitt (42) an dem Brückenabschnitt des ersten Rahmenelementes, und daß elastische Mittel einen Teil des thermisch ansprechenden Betätigungselementes umgeben und mit dem Verschlußelement und dem Ringabschnitt des zweiten Rahmenelements im Eingriff stehen und das Verschlußelement zum ringförmigen Ventilsitzabschnitt hin drücken.
11. Thermisch ansprechende Fluidsteuerventilvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von Flügelabschnitten (30) vorgesehen ist, die einstückig mit den Schenkelabschnitten (24) ausgebildet sind, sich von diesen seitlich wegerstrecken und im Eingriff mit dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt (12) des ersten Rahmenelementes (10) stehen, wenn die Schenkelabschnitte an dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt des ersten Rahmenelementes befestigt sind.
12. Verfahren zur Herstellung einer thermostatischen Fluidsteuerventilvorrichtung mit einer Rahmenstruktur, einem Betätigungselement, einem Verschlußelement und einem Federelement zur Montage in einem Kühlsystem eines Kraftfahrzeugmotors, daß mit einer inneren Eingriffsfläche versehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein Stück aus flachem Blechmetallmaterial zur BiI-

dung eines Eingriffsabschnitts mit einer hindurchgehenden öffnung ausgeschnitten wird, wobei eine Vielzahl von Schenkelabschnitten sich von dem Eingriffsabschnitt wegerstrecken und Fußabschnitte sich von dem Eingriffsabschnitt wegerstrecken, daß die Schenkelabschnitte in einem Winkel bezüglich des Eingriffsabschnitts gebogen werden und die Fußabschnitte in einem Winkel bezüglich der Schenkelabschnitte gebogen werden,daß der Eingriffsabschnitt dazu ausgebildet ist, einen Teil des Betätigungselements zu umgeben, um ein Federelement abzustützen, das ebenfalls im Eingriff mit einem Verschlußelement steht, um dieses zu einer Bewegung zu drücken, und daß die Fußabschnitte dazu ausgebildet sind, mit der inneren Eingriffsfläche des Kühlsystems in Eingriff zu treten, um die thermostatische Fluidsteuerventilvorrichtung in dem Kühlsystem zu montieren.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Flansch in einem Teil des Eingriffsabschnitts gebogen wird, der die in diesem hindurchgehende Öffnung umgibt, daß der Flansch dazu ausgebildet ist, von einem Teil des Federelementes umgeben zu werden, um das Federelement bezüglich des Eingriffsabschnitts zu halten, während das Federelement mit dem Eingriffsabschnitt in Eingriff steht.