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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung einer Abgasanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Eine derartige Vorrichtung beschreibt die
DE 198 33 160 C2 , bei der eine mehrfach abgewinkelte Blechlasche in Längsrichtung der Abgasanlage pendelnd bzw. schwenkbar an einem ortsfesten Aufhängungsteil und an einer Konsole der Abgasanlage angelenkt ist. Die Anlenkstelle an dem ortsfesten Aufhängungsteil ist durch ein Elastomerlager mit einer an der Blechlasche befestigten Schwenkachse und die Anlenkstelle an der Konsole der Abgasanlage durch eine Befestigungsschraube und eine eine Vorspannung ausübende Schraubendruckfeder gebildet. Die Halterung kann insbesondere Längsdehnungen der Abgasanlage verspannungsfrei aufnehmen und auch auftretende Schwingungen zufriedenstellend dämpfen. Ferner beschreibt diese
DE 198 33 160 C2 ohne nähere Erläuterungen pauschal die Möglichkeit eine Federeinrichtung auf beiden Seiten der Anbindungsstelle der Lasche an der Konsole vorzusehen, das heißt im Bereich der der Elastomer-Anlenkstelle gegenüberliegenden Feder-Anlenkstelle zwei Federn vorzusehen.
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Diese Art der Konstruktion lässt nur eine minimale Kraftübertragung in Y-Richtung Seitenführung) zu. Die Seitenführung ist durch die Elastomersteifigkeit nur bedingt einstellbar, da die Materialeigenschaften nur im kleinen Rahmen verändert, insbesondere erhöht werden können. Die Abstützung von Schwingungen in Stabrichtung der Lasche ist wegen der Elastizität des Elastomers nur begrenzt möglich.
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Des Weiteren ist aus der
DE 44 17 651 C1 eine Vorrichtung zur elastischen Halterung einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit einem V-förmig ausgebildeten Aufhängungselement aus gummielastischem Material bekannt, das über drei Anschlussöffnungen mit der Tragstruktur des Kraftfahrzeuges und der Abgasanlage verbunden ist. Die Befestigungspunkte sind dabei dreieckförmig positioniert und liegen im Wesentlichen in einer senkrechten Querebene, wobei die Befestigungspunkte konkret als quersteife Lenkverbindungen ausgebildet sind und das Aufhängungselement nur in Längsrichtung schwenkbar mit der Tragstruktur und mit der Abgasanlage verbunden ist. Die Gelenkverbindungen sind an der Tragstruktur und/oder an der Abgasanlage durch in der Querebene ausgerichtete Bolzen mit Anschlagbunden gebildet, auf die das Aufhängungselement mit seinen Gelenkbuchsen aufgesteckt ist. Zwei eine Schwenkachse bildende Bolzen der Gelenkverbindungen sind derart V-förmig geneigt angeordnet, dass die an der dritten Gelenkverbindung wirkenden Last- und Stützkräfte im Wesentlichen senkrecht zu den Bolzenachsen wirken.
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Weiter ist aus der
US 2,912,198 A eine Vorrichtung zur Halterung einer Abgasanlage bekannt, bei der ein U-förmiger Halter vorgesehen ist, der das Abgasrohr mit zwei Halbschalen umschließt, die mittels einer Schraubverbindung miteinander verbunden werden, um ein das Abgasrohr formschlüssig aufnehmendes Halteelement auszubilden. Zwischen die beiden oberseitig vom Abgasrohr abragenden Flanschenden der beiden Halbschalen ist eine zwei Schenkel aufweisende Haltelaschenanordnung eingeklemmt, deren Schenkel sich von den Halbschalen ausgehend nach oben aufspreizen und an einem Rahmenteil des Fahrzeugs fixiert sind. Die Fixierung erfolgt dabei über ein Gummi-Metall-Element.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Halterung einer Abgasanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zu schaffen, mittels der eine große Kraftübertragung in Fahrzeughochachsen- als auch in Fahrzeugquerachsenrichtung unter Berücksichtigung der thermischen Ausdehnung auf baulich einfache Weise sowie funktionssicher realisierbar ist, so dass eine Vorrichtung mit großer Stabilität, Temperaturfestigkeit und Schwingungsdämpfung zur Verfügung gestellt wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass sich das Halteteil wenigstens im Bereich einer der beiden Anlenkstellen so verzweigt bzw. aufgabelt, dass dieses zwei halteteilseitige, voneinander um ein vorgegebenes Abstützmaß beabstandete Abstützbereiche ausbildet, die mittels des zugeordneten federnd nachgiebigen Mittels gegeneinander verspannt sind und/oder von denen wenigstens einer der beiden Abstützbereiche mittels des federnd nachgiebigen Mittels das Halteteil mit einer vorgegebenen Reib- und/oder Vorspannkraft an der Anlenkstelle hält.
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Mit einem derartigen Aufbau wird ein in sich relativ steifes Halteteil ausgebildet, das an zumindest einer der Anlenkstellen mit einer relativ breiten Abstützbasis ausgeführt ist. Damit gelingt es, die Halterung zum Beispiel in Querrichtung des Fahrzeuges (Y-Richtung) sehr steif auszubilden, so dass schädliche Verlagerungen und Resonanzschwingungen vermieden werden können. Das heißt, dass durch die beiden Abstützbereiche somit eine größere Abstützbasis zur Verfügung gestellt wird als dies bei einem als einfache Lasche ausgebildeten Halteteil der Fall ist, wodurch insbesondere die Seitenführung in Querrichtung des Fahrzeugs deutlich erhöht werden kann. Bevorzugt erfolgt dabei die Drehung zudem nicht mehr zwischen dem Halteteil und einem Elastomer, wie dies beim zuvor beschriebenen Stand der Technik der Fall ist, sondern wird über eine weitere definiert vorgespannte Feder-Konstruktion über Reibschluss ausgeführt. Diese Ausführung lässt eine deutlich größere Seitenführung zu, die zudem relativ einfach in ihrer Steifigkeit durch die Wahl des zum Beispiel Laschenprofils (im Falle einer Haltelasche als Halteteil) und der Geometrie eingestellt werden kann. Zudem erfolgt die Abstützung von kleinen hochfrequenten Schwingungen der Abgasanlage, insbesondere des Katalysators und des Dieselpartikelfilters auch in Halteteilrichtung in perfekter Weise, da die Schwingkräfte kleiner als die Losbrechkräfte der auf Reibung verspannten Bauteile sind.
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Ein weiterer besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion ist zudem, dass eine große Kraftübertragung sowohl in die Fahrzeughochachsenrichtung als auch in die Querrichtung des Fahrzeuges unter Berücksichtigung der thermischen Ausdehnung realisiert werden kann.
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Bevorzugt sind die halteteilseitigen Abstützbereiche durch im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Haltelaschen des Halteteils ausgebildet, wobei gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung, insbesondere für eine kompakte Bauweise, das federnd nachgiebige Mittel im Bereich zwischen den beiden halteteilseitigen Abstützbereichen verspannt bzw. angeordnet ist.
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Gemäß einem weiteren wesentlichen Erfindungsaspekt, der auch separat beansprucht wird, sind die federnd nachgiebigen Mittel beider Anlenkstellen jeweils durch Schraubenfedern, insbesondere durch Schraubendruckfedern, gebildet, mittels denen das Halteteil unter Vorspannung mit einer vorgegebenen Reibkraft an der jeweiligen Anlenkstelle gehalten ist. Mit einer derartigen Ausgestaltung wird eine besonders vorteilhafte Anbindung des Halteteils jeweils über ein innerhalb vorgegebener Einstellbereiche genau auf die Gegebenheiten ausgelegten Reibschluss möglich.
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Die durch die Schraubenfeder ausgeübte Vorspannkraft zwischen den beiden Abstützbereichen und/oder die das Halteteil im Bereich der beiden halteteilseitigen Abstützbereiche an der Anlenkstelle haltende Reib- und/oder Vorspannkraft wird bevorzugt mittels einer in die zugeordnete Anlenkstelle einschraubbaren Befestigungsschraube aufgebracht. Mit einer derartigen, selbsthemmenden Befestigungsschraube wird eine einfache und funktionssichere gegenseitige Verspannung der beiden Abstützbereiche sowie Aufbringung der erforderlichen Vorspann- bzw. Reibkraft zur Festlegung des Halteteils an der Anlenkstelle möglich.
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Konkret stützt sich dabei die Befestigungsschraube bevorzugt an einem der beiden Abstützbereiche mittelbar oder unmittelbar mit einem Schraubenkopf ab, wobei die Befestigungsschraube die beiden Abstützbereiche mit einem Schraubenschaft werter durchdringt. Dieser Schraubenschaft weist wiederum in herkömmlicher Weise einen Gewindebereich auf, mittels dem die Befestigungsschraube entlang einer vorgegebenen Einschraublänge in ein anlenkstellenseitiges Gewindegegenelement, zum Beispiel eine Gewindebohrung oder eine Schraubmutter, einschraubbar ist. Die Einschraublänge ist hier bevorzugt mit einem solchen Übermaß vorgegeben, dass die Abstützbereiche mit unterschiedlichen Reib- und/oder Vorspannkräften innerhalb eines vorgegebenen Einstellbereiches gegeneinander verspannbar und/oder an der Anlenkstelle anbindbar sind.
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Wie bereits des Öfteren erwähnt, kann die halteteilseitige Aufgabelung grundsätzlich an beiden Anlenkstellen vorgesehen sein. Bevorzugt ist jedoch die halteteilseitige Aufgabelung an dem fahrzeugseitigen ortsfesten Aufhängungsteil als ortsfeste Anlenkstelle ausgebildet, da hier kraftflusstechnisch gesehen das besondere Bedürfnis nach einer Steifigkeit der Seitenführung in Fahrzeugquerrichtung besteht.
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Das Halteteil kann zum Beispiel einstückig und/oder einteilig ausgebildet sein, zum Beispiel durch eine sich zu wenigstens einer der beiden Anlenkstellen hin aufgabelnde Haltelasche. Besonders einfach und bevorzugt ist das Halteteil jedoch gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung aus zumindest zwei beiderseits an den Anlenkstellen angelenkten Haltelaschen gebildet. Diese Haltelaschen sind insbesondere als Blechlaschen ausgebildet. Eine derartige Konstruktion ist insbesondere fertigungstechnisch besonders einfach herstellbar.
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In Verbindung mit mehreren, insbesondere zwei Haltelaschen lässt sich die wenigstens eine Aufgabelung besonders einfach realisieren, zum Beispiel dergestalt, dass wenigstens eine der Haltelaschen abgewinkelt ausgebildet ist, um im Zusammenwirken mit der anderen Haltelasche die Aufgabelung auszubilden, zum Beispiel eine Y-förmige Konfiguration, bei der lediglich im Bereich einer Anlenkstelle eine Aufgabelung vorgesehen ist, wobei die eine Haltelasche dann besonders einfach im Wesentlichen geradlinig bzw. als ebene Platte ausgebildet ist, während die andere Haltelasche dann zum Beispiel S-förmig gekrümmt sein kann.
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Für den Fall, dass die Aufgabelung des Halteteils lediglich in Verbindung mit einer der Anlenkstellen vorgesehen ist, ist bevorzugt für die andere Anlenkstelle eine Ausgestaltung des Halteteils mit zwei Haltelaschen vorgesehen, bei der die beiden Haltelaschen in diesem sich nicht aufgabelnden Halteteilbereich mittelbar oder unmittelbar in einer flächigen Anlageverbindung aneinander anliegen. Die Anpresskraft der beiden aneinander anliegenden Haltelaschen wird dann bevorzugt über eine Schraubenfeder, insbesondere eine Schraubendruckfeder in Verbindung mit einer Befestigungsschraube aufgebracht. Eine derartige Befestigungsschraube durchdringt bevorzugte beide Haltelaschen schaftseitig und ist mit einem Gewindebereich in ein anlenkstellenseitiges Gewindegegenelement, zum Beispiel eine Gewindemutter oder eine Gewindebohrung entlang einer vorgegebenen Einschraublänge eingeschraubt. Auch hier kann wieder analog zu der zuvor geschilderten Art und Weise die Vorspannkraft über die Einschraublänge bzw. Einschraubtiefe eingestellt werden, wobei die Befestigungsschraube selbst aufgrund ihrer Selbsthemmung ein funktionssichers und einfach handhabbares Bauteil zur Einstellung der optimierten Vorspann- bzw. Reibkraft darstellt.
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Des Weiteren stellen die gegen Temperatureinwirkungen und Alterungserscheinungen relativ unempfindlichen Schraubendruckfedern gleichzeitig auch an den Anlenkstellen eine zufriedenstellende Schwingungsdämpfung sicher.
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Das Halteteil selbst braucht nicht unmittelbar schwenkbar an der Abgasanlage angelenkt sein. Dies kann auch mittelbar über eine Konsole erfolgen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen schematischen Teilquerschnitt durch eine Vorrichtung zur Halterung einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge, mit einem schwenkbaren Halteteil zwischen einem ortsfesten Aufhängungsteil und einer Konsole einer Abgasanlage,
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2 eine Ansicht X der Vorrichtung gemäß 1, und
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3 einen schematischen Teilquerschnitt durch eine Vorrichtung zur Halterung einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge gemäß einer zur 1 alternativen Ausführungsform, bei der in Verbindung mit Befestigungsschrauben jeweils eine Hülse vorgesehen ist, die die Federvorspannkraft vorgibt.
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Gemäß den 1 und 2 weist die Vorrichtung 10 zur Halterung einer Abgasanlage (nicht dargestellt) ein dreidimensional in sich steifes Halteteil 12 auf, das in Längsrichtung (vertikal zur Zeichnungsebene) der Abgasanlage schwenkbar über Anlenkstellen 14, 16 mit einem ortsfesten Aufhängungsteil 18 und einer nur teilweise dargestellten Konsole 20 der Abgasanlage verbunden ist.
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Das ortsfeste Aufhängungsteil 18 kann an der Karosserie des Kraftfahrzeuges oder an einem Antriebsaggregat (zum Beispiel Geschwindigkeits-Wechselgetriebe), etc. ausgebildet sein. Die Konsole 20 kann an der Abgasanlage zum Beispiel an einem Abgasrohr angeschweißt oder anderweitig befestigt sein.
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Die ortsfeste Anlenkstelle 14 ist gebildet durch eine Befestigungsschraube 22, die in das Aufhängungsteil 18 eingeschraubt ist und deren Schaft 22a entsprechende Bohrungen 7, 9 des durch nachträglich noch näher beschriebene Halte- bzw. Blechlaschen 12a, 12b gebildeten Halteteiles 12 durchdringt, wie dies in der 1 lediglich äußerst schematisch und strichliert eingezeichnet ist.
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Auch die Anlenkstelle 16 an der Konsole 20 der Abgasanlage ist mittels einer Befestigungsschraube 24 hergestellt, die in einen Abschnitt 20a der Konsole 20 mit einer bevorzugt angeschweißten Schraubenmutter 26 eingeschraubt ist, wobei deren Schaft 24a wiederum entsprechende Bohrungen 3, 5 des durch die zwei Blechlaschen 12a, 12b gebildeten Halteteiles 12 durchdringt. Die Schäfte 22a, 24a der Befestigungsschrauben 22, 24 sind dabei im Durchmesser jeweils größer als der Nenndurchmesser der Gewindeabschnitte 22b, 24b der Befestigungsschrauben 22, 24. Über die Schaftlänge der Schäfte 22a, 24b kann hier dann die Vorspann- bzw. Verspannkraft vorgegeben werden, die mittels der entlang der Schäfte 22a, 22b geführten Schraubendruckfedern 28, 34 aufgebracht werden kann, was nachfolgend noch näher beschrieben wird.
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Das Halteteil 12 ist hier aus zwei Blechlaschen 12a, 12b aus zum Beispiel Federstahl hergestellt, die in einer definierten Breite nach oben (oder nach unten) im Wesentlichen vertikal verlaufen und auf den Schäften 22a, 24a der Befestigungsschrauben 22, 24 schwenkbar gelagert sind. Die Bohrungen 3, 5, 7, 9 der Blechlaschen 12a, 12b sind zur Schaffung eines definierten Umfangsspieles bevorzugt geringfügig größer als die Schraubenschäfte 22a, 22b ausgeführt. Die Schraubenschäfte 22a, 24a stützen sich hier einmal an der Konsole 20 und andererseits an einer hier beispielhaft vorgesehenen Druckscheibe 30 ab. Grundsätzlich könnte sich der Schaft 24a aber auch direkt an den beiden aneinanderliegenden Blechlaschen 12a, 12b der Anlenkstelle 16 bzw. der Schaft 22a direkt an der Blechlasche 12b der Anlenkstelle 12b abstützen.
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Während die Blechlasche 12a, wie aus 1 ersichtlich ist geradlinig verläuft, ist die Blechlasche 12b hier derartig abgewinkelt hergestellt, dass an der ortsfesten Anlenkstelle 18 ein eine breite Abstützbasis a als Abstützmaß vorgegebener Größe bildender Abstand zwischen den blechlaschenseitigen Abstützbereichen 11, 13 ausgebildet ist.
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Zwischen den Blechlaschen 12a, 12b ist eine Schraubendruckfeder 28 angeordnet, die mit Vorspannung an den Blechlaschen 12a, 12b anliegt und diese gegeneinander verspannt. Ferner sind an den äußeren Kontaktflächen der Blechlaschen 12a, 12b bei der hier gezeigten beispielhaften Ausführungsform Druck- bzw. Beilagscheiben 30, 32 vorgesehen, die z. B. eine Reibungsdämpfung der Blechlaschen 12a, 12b bewirken können. An den Beilagscheiben 32 stützen sich hier sowohl die Schraubenköpfe als auch die Schraubendruckfedern 28, 34 ab.
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Die Anlenkstelle 16 des Halteteiles 12 weist wie bereits beschrieben ebenfalls eine Schraubendruckfeder 34 auf, die um den Schaft 24a der Befestigungsschraube 24 angeordnet ist und die eine Vorspannung auf die dort in einer flächigen Anlageverbindung aneinander liegenden Blechlaschen 12a, 12b ausübt.
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Durch die quer zur Längsrichtung der Abgasanlage ausgerichteten Befestigungsschrauben 22, 24 ist das Halteteil 12 in Längsrichtung des Fahrzeugs schwenkbar (Doppelpfeil 1 in 2) und kann temperaturbedingte Längenänderungen der Abgasanlage verspannungsfrei ausgleichen.
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Des Weiteren ist das Halteteil 12 durch seine Konfiguration in Querrichtung (Doppelpfeil 2 in 1) besonders steif ausgeführt und kann somit auftretende Quermomente und Schwingungen zuverlässig abstützen. Dies wird insbesondere durch den eine breite Abstützbasis an der Anlenkstelle 14 sicherstellende Abstand a zwischen den Blechlaschen 12a, 12b erreicht.
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Vor allem wird jedoch auch eine gute Schwingungsdämpfung bzw. -absorption durch die beidseitige Anordnung von Schraubendruckfedern 28, 34 an jeder der Anlenkstellen erreicht, die die Blechlaschen 12a, 12b mit einer gezielt vorgebbaren Reibkraft bzw. Vorspannung an den Anlenkstellen 14, 16 halten und eine gewünschte, für den jeweiligen Einsatzfall optimierte Reibungsdämpfung zur Verfügung stellen.
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In der 3 ist werter eine zur 1 alternative Ausgestaltung gezeigt, die, soweit nicht anders beschrieben, gleicher Bauart ist, wie diejenige der 1. Im Unterschied zur Ausführungsform nach 1 ist hier bei der 3 im Bereich der Anlenkstelle 16 nunmehr eine einen Bund 8 aufweisende Hülse 4 vorgesehen, die sich mit dem Bund 8 an der Konsole 20 abstützt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Bundes 8 der Hülse 4 liegt die Blechlasche 12b flächig an, an der wiederum, in der zuvor in Verbindung mit der Ausführungsform nach 1 beschriebenen Art und Weise, die Blechlasche 12a des Halteteils in einer flächigen Anlageverbindung anliegt. Die Hülse 4 selbst ist innen hohlzylindrisch ausgebildet, so dass die Befestigungsschraube 24 durch diese hindurchgesteckt bzw. hindurchgeschraubt werden kann, und zwar dergestalt, dass die Befestigungsschraube 24 mit ihrem an dem Gewindeschaft 24a anschließenden Gewindebereich 24b mit der sich ebenfalls an der Konsole 20 abstützenden Schraubmutter 20 verschraubt ist. Entlang der Außenseite der Hülse 4 ist die Schraubendruckfeder 34 geführt, die sich an der Blechlasche 12a einerseits und an der Beilagscheibe 32 andererseits abstützt, wobei die Beilagscheibe 32 in der zuvor in Verbindung mit der 1 beschriebenen Art und Weise mittels dessen Schraubenkopfes der Befestigungsschraube 24 gegen die Hülse 4 gepresst wird.
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Im Bereich der Anlenkstelle 14 besteht der Unterschied zur Ausgestaltung nach 1 ebenfalls im Vorsehen einer hier zweiteilig durch die Hülsenbestandteile 6a, 6b gebildeten Hülse 6. Die der Haltelasche 12a zugeordnete Hülse 6b weist einen Bund 8' auf, der hier quasi gleichzeitig als eine Art Beilagscheibe für den Schraubenkopf der Befestigungsschraube 22 dient und sich somit auf der Schraubenkopfseite an der Haltelasche 12a in einer flächigen Anlageverbindung abstützt.
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Die Hülse 6a weist hier einen als Druckstück im Sinne des Druckstücks 30 der 1 fungierenden, größer dimensionierten Bund” auf, der sich auf der der Schraubenfeder 28 gegenüberliegenden Seite der Blechlasche 12b des Halteteils 12 in einer flächigen Anlageverbindung an eben dieser Blechlasche 12b anliegt. Auch hier ist wiederum die Befestigungsschraube 22 durch die beiden Hülsenteile 6a, 6b hindurchgesteckt bzw. hindurchgeschraubt, und zwar in das Aufhängungsteil 18 eingeschraubt, wie dies zuvor in Verbindung mit der 1 näher erläutert worden ist.
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Die beiden Hülsenteile 6a, 6b grenzen unmittelbar aneinander an und stützen sich somit im eingeschraubten Zustand der Befestigungsschraube 22 gegeneinander ab, wobei die zwischen den beiden Abstützbereichen 11, 13 liegenden Hülsenteile 6a, 6b somit wiederum über ihre Längserstreckung den Betrag derjenigen Kraft bzw. Kräfte vorgeben, die in der zuvor beschriebenen Art und Weise (Ausführungsform gemäß 1) durch die Schraubendruckfeder 28 aufgebracht wird.
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Sowohl an der Anlenkstelle 14 als auch an der Anlenkstelle 16 durchdringen dabei die Hülsen 4, 6 die Blechlaschen 12a, 12b mit einem vorgegebenen Spaltabstand, wie dies lediglich beispielhaft zuvor in Verbindung mit der 1 anhand der Bohrungen 3, 5, 7, 9 näher erläutert worden ist. Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte, bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere können zur Erzielung eines in sich dreidimensional formsteifen Halteteiles 12 auch andere Konfigurationen der Blechlaschen 12a, 12b vorgesehen sein. Zum Beispiel könnten zwei im Wesentlichen geradlinig ausgerichtete bzw. parallel zueinander verlaufende Blechlaschen verwendet werden, die dann jeweils endseitig unter Vorsehung zweier Abstände a an beiden Anlenkstellen 14, 16 angelenkt sein könnten. Zwischen den Blechlaschen wären dann beiderseits Schraubendruckfedern 28 vorzusehen.
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Das Halteteil 12 könnte gegebenenfalls auch einstückig bzw. einteilig ausgebildet sein, zum Beispiel durch ein konsolenförmiges oder kastenförmiges Blechbauteil gebildet sein.