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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung eines ersten Bauteils mit einer Durchgangsöffnung an einem zweiten Bauteil mit einer im Querschnitt im Wesentlichen rechteckigen Durchgangsöffnung, umfassend ein erstes Befestigungselement, das an einem Ende einen radialen Flansch aufweist und einen Schaftabschnitt mit rechteckigem Querschnitt, der in die Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils einsetzbar ist, wobei sich der Flansch gegen eine Oberfläche des zweiten Bauteils anlegt und ein relativ zu dem ersten Befestigungselement zumindest teilweise axial beweglich, jedoch drehfest gelagertes zweites Befestigungselement, welches eine axiale Bohrung aufweist zur Aufnahme einer durch die Durchgangsöffnung des an den Flansch des ersten Befestigungselements angelegten ersten Bauteils sowie durch den Flansch des ersten Befestigungselements geführten Befestigungsschraube,.
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Derartige Vorrichtungen dienen beispielsweise zur Befestigung von Verkleidungsteilen an Karosserieteilen von Automobilen. Aus
DE 10 2005 032 699 B4 ist eine Befestigungsvorrichtung bekannt mit einem Käfigteil, das an einem Ende einen radialen Flansch aufweist und einen Schaftabschnitt mit rechteckigem Querschnitt, der in die Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils einsteckbar ist und mit einem zumindest teilweise vom Käfigteil axial beweglich aufgenommenen Mutterteil, das von einer ersten Drehposition im Käfigteil in eine zweite Drehposition verdrehbar ist, und das ferner eine axiale Bohrung aufweist zur Aufnahme einer Befestigungsschraube. Das Mutterteil weist darüber hinaus Flügelabschnitte an der Außenseite auf, die in der ersten Drehposition innerhalb der Kontur des Käfigteils liegen und in der zweiten Drehposition gegen einen Anschlag des Käfigteils anliegend über die Kontur des Käfigteils radial hinausragen. Mit der bekannten Vorrichtung können Bauteile mit hohen Haltekräften miteinander verbunden werden. Zum Teil wird jedoch auch eine möglichst weitgehende Wasserdichtheit der Vorrichtung verlangt.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der bei hohen Haltekräften im Betrieb und gleichzeitig einfacher Montage eine möglichst weitgehende Wasserdichtheit erreicht wird.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass das erste Befestigungselement mindestens einen ersten Abschnitt aus einem ersten, härteren Material und mindestens einen zweiten Abschnitt aus einem zweiten, weicheren Material aufweist, wobei das zweite Befestigungselement bei einem Einschrauben der Befestigungsschraube in seine axiale Bohrung gegen den zweiten Abschnitt des ersten Befestigungselements gedrückt wird und diesen dabei derart verformt, dass sich der zweite Abschnitt dichtend an die die Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils begrenzenden Oberflächen anlegt.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können zwei Bauteile miteinander verbunden werden, die jeweils eine Durchgangsöffnung besitzen. Das erste Bauteil kann zum Beispiel ein Verkleidungsteil bzw. Verkleidungsblech eines Automobils sein. Das zweite Bauteil kann zum Beispiel ein Karosserieteil bzw. Karosserieblech eines Automobils sein, an dem das Verkleidungsteil bzw. Verkleidungsblech befestigt werden soll. Die Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils ist rechteckig, ebenso wie der Schaftabschnitt des ersten Befestigungselements. Rechteckig umfasst in diesem Zusammenhang natürlich auch den Unterfall quadratisch. Der Schaftabschnitt ist weitgehend verdrehsicher in der Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils gehalten. Dazu kann der Querschnitt des Schaftabschnitts beispielsweise nur geringfügig kleiner sein als der Querschnitt der Durchgangsöffnung. Der Flansch des ersten Befestigungselements besitzt ebenfalls eine Durchgangsöffnung. Im durch die Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils gesteckten Zustand fluchtet die Durchgangsöffnung des Flansches mit der Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils. Nach dem Durchstecken des ersten Befestigungselements mit seinem Schaftabschnitt durch die Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils wird das erste Bauteil an die dem zweiten Bauteil abgewandte Seite des Flansches so angelegt, dass die Durchgangsöffnung des ersten Bauteils ebenfalls mit der Öffnung des Flansches fluchtet. Anschließend kann von der dem Flansch abgewandten Seite des ersten Bauteils eine Befestigungsschraube durch die Durchgangsöffnungen des ersten Bauteils, des Flansches und des zweiten Bauteils hindurch in die axiale Bohrung des zweiten Befestigungselements eingeschraubt werden.
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Die Befestigungsschraube kann ebenfalls Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein. Beim Einschrauben der Befestigungsschraube wird das zweite Befestigungselement aufgrund der drehfesten Lagerung an dem ersten Befestigungselement gegen das erste Befestigungselement gezogen. Die axiale Bohrung des zweiten Befestigungselements kann ein Innengewinde für die Befestigungsschraube besitzen. Es ist jedoch auch denkbar, dass ein solches Innengewinde beim Einschrauben der Befestigungsschraube in der axialen Bohrung geformt wird oder, dass die axiale Bohrung geeignete Rastelemente für die Befestigungsschraube besitzt. Die Befestigungselemente werden beim Einschrauben der Befestigungsschraube also relativ zueinander gezogen. Hierbei kommt es zu einer insbesondere quetschenden Verformung des zweiten, weichen Abschnitts des ersten Befestigungselements aufgrund des an diesem anliegenden zweiten Befestigungselements. Der weiche Abschnitt des ersten Befestigungselements wird dabei so zwischen des zweite Bauteil und die Befestigungselemente gedrückt, dass er die Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils beispielsweise fluiddicht, insbesondere wasserdicht, abdichtet. Der zweite Abschnitt legt sich dabei in etwaige Freiräume um die Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils. Insbesondere kann sich der weichere Abschnitt an die die Durchgangsöffnung begrenzende Oberseite und Unterseite des zweiten Bauteils sowie die Kante der Durchgangsöffnung anlegen. Der weichere Abschnitt kann sich dabei auch an die Unterseite des ersten Bauteils anlegen. Entscheidend ist, dass ein Durchtritt von beispielsweise Wasser durch die Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils im endgültig montierten Zustand der Vorrichtung verhindert wird.
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Erfindungsgemäß wird der zweite, weichere Abschnitt des ersten Befestigungselements also als Dichtungsmasse genutzt, wobei die Abdichtung erst im Zuge des Einschrauben der Befestigungsschraube und der hiermit verbundenen Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Befestigungselement erfolgt. Dadurch wird einerseits eine weitestgehende Dichtheit beispielsweise gegen Wasser im befestigten Zustand erreicht. Andererseits wird durch die quetschende Verformung des weicheren zweiten Abschnitts des ersten Befestigungselements ein hoher Toleranzausgleich hinsichtlich unterschiedlich dicker Bauteile oder anderer Bauteiltoleranzen erreicht. Gleichzeitig ist die Montage einfach und es werden hohe Haltekräfte im Betrieb erreicht.
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Das erste Material kann ein Kunststoff, ein Gummi oder ein Metall sein. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Material ein Kunststoff oder ein Gummi sein. Nach einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung kann das Befestigungselement in dem ersten Befestigungselement zumindest teilweise axial beweglich, jedoch drehfest aufgenommen sein. Das zweite Befestigungselement kann dazu einen in dem Schaftabschnitt des ersten Befestigungselements aufgenommenen, die axiale Bohrung aufweisenden Bohrungsabschnitt besitzen. Beispielsweise kann der Schaftabschnitt des ersten Befestigungselements eine im Querschnitt rechteckige Durchgangsöffnung besitzen, in die dann der im Querschnitt ebenfalls rechteckige Bohrungsabschnitt des zweiten Befestigungselements eingesetzt wird. Durch geeignete Anpassung der Rechteckquerschnitte, beispielsweise indem der Querschnitt des Bohrungsabschnitts des zweiten Befestigungselements nur geringfügig kleiner ist als der Querschnitt der Durchgangsöffnung des Schaftabschnitts des ersten Befestigungselements, kann dann eine drehfeste Aufnahme erreicht werden. Die Aufnahme des zweiten Befestigungselements in dem ersten Befestigungselement führt zu einer besonders gut geführten und damit zuverlässigen Montage.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der im Querschnitt rechteckige Schaftabschnitt des ersten Befestigungselements zumindest abschnittsweise durch den zweiten Abschnitt aus weicherem Material gebildet ist und, dass das zweite Befestigungselement ebenfalls einen im Querschnitt rechteckigen, sich an den Bohrungsabschnitt anschließenden Schaftabschnitt aufweist, der bei in dem Schaftabschnitt des ersten Befestigungselements aufgenommenem Bohrungsabschnitt des zweiten Befestigungselements und vor dem Einschrauben der Befestigungsschraube zumindest an dem zweiten Abschnitt des ersten Befestigungselements aus weicherem Material anliegt. Beispielsweise kann die Mantelschicht des Schaftabschnitts aus dem weicheren Material bestehen. Der Schaftabschnitt des zweiten Befestigungselements kann dann entsprechend an dieser weicheren Mantelschicht anliegen, sodass diese beim Zusammenziehen der Befestigungselemente zu der gewünschten Dichtung verformt wird. Natürlich kann auch der gesamte Schaftabschnitt des ersten Befestigungselements aus dem weicheren Material bestehen. Die Befestigungsschraube kann ebenfalls aus Kunststoff oder Metall bestehen.
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Das zweite Befestigungselement kann auch aus Kunststoff oder Metall bestehen. Es kann aus einem härteren Material bestehen als der zweite Abschnitt des ersten Befestigungselements. Beispielsweise kann das zweite Befestigungselement aus demselben Material bestehen wie der erste Abschnitt des ersten Befestigungselements. Weiter kann vorgesehen sein, dass zumindest der im Querschnitt rechteckige Schaftabschnitt des zweiten Befestigungselements zumindest abschnittsweise aus einem härteren Material besteht als der zweite Abschnitt des ersten Befestigungselements.
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Das erste und/oder das zweite Befestigungselement können in einem Spritzgussverfahren hergestellt sein. Insbesondere kann das erste Befestigungselement in einem an sich bekannten Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt sein.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der zweite Abschnitt des ersten Befestigungselements beim Einschrauben der Befestigungsschraube derart verformt werden, dass er eine formschlüssige Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem zweiten Bauteil bildet. Zum Herstellen der formschlüssigen Verbindung kann sich der weiche Abschnitt um den Rand der Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils legen. Ein solcher Formschluss erhöht die Haltekraft der Vorrichtung im Betrieb.
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Es können weiter vorläufige Verbindungsmittel vorgesehen sein, mit denen das erste und zweite Befestigungselement vor dem Einschrauben der Befestigungsschraube vorläufig miteinander verbindbar sind. Die vorläufigen Verbindungsmittel können eine Rastverbindung umfassen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist ein verliersicherer Transport der Befestigungsvorrichtungen zu dem jeweiligen Montageort sowie eine Verliersicherung beim Eindrehen der Befestigungsschraube in die Vorrichtung. Dies gilt insbesondere bei einer Montage über Kopf. Die Befestigungselemente können für die Rastverbindung geeignete Rastvorsprünge und Rastaufnahmen besitzen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das zweite Befestigungselement mindestens eine Aufnahme besitzt, in der der erste Abschnitt des ersten Befestigungselements beim Einschrauben der Befestigungsschraube zumindest abschnittsweise aufgenommen wird oder, dass das erste Befestigungselement mindestens eine Aufnahme besitzt, in der das zweite Befestigungselement beim Einschrauben der Befestigungsschraube zumindest abschnittsweise aufgenommen wird. Die mindestens eine Aufnahme kann mindestens eine Aufnahmenut, vorzugsweise mehrere Aufnahmenuten umfassen. Auf diese Weise wird eine Führung der Befestigungselemente beim Einschrauben der Befestigungsschraube erreicht. Als Aufnahmenut kann eine Mehrkantnut, beispielsweise eine Vierkantnut, vorgesehen sein. Eine solche Aufnahme verbessert auch die Drehmomentübertragung zwischen den Befestigungselementen beim Einschrauben der Befestigungsschraube.
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Es können weiterhin Haltemittel vorgesehen sein, mit denen das erste Befestigungselement im durch die Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils gesteckten Zustand vorläufig an dem zweiten Bauteil gehalten wird. Die Haltemittel können Rastmittel umfassen. Mit solchen Haltemitteln wird die Vorrichtung an dem zweiten Bauteil gehalten, bevor die Befestigungsschraube eingesetzt wird. Hierdurch wird die Montage erleichtert. Es können beispielsweise Rastvorsprünge an dem Schaftabschnitt des ersten Befestigungselements vorgesehen sein, die zum vorläufigen Halten an der Durchgangsöffnung des zweiten Bauteils verrosten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 ein ersten Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
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2 das erste Befestigungselement aus 1 in einer Schnittansicht,
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3 ein zweites Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
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4 das zweite Befestigungselement aus 3 in einer Schnittansicht,
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5 das erste und zweite Befestigungselement aus den 1 bis 4 in einem ersten Betriebszustand in einer perspektivischen Ansicht,
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6 die Darstellung aus 5 in einer teilgeschnittenen Ansicht,
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7 die Darstellung aus 5 in einer Schnittansicht,
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8 das erste und zweite Befestigungselement aus den 1 bis 7 in einem zweiten Betriebszustand in einer Schnittansicht,
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9 das erste und zweite Befestigungselement aus den 1 bis 7 in einem dritten Betriebszustand in einer Schnittansicht,
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10 das erste und zweite Befestigungselement aus den 1 bis 7 in einem vierten Betriebszustand in einer Schnittansicht.
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Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. In den 1 und 2 ist ein erstes Befestigungselement 10 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Das Befestigungselement 10 besitzt einen radialen, im Querschnitt kreisförmigen Flansch 12 mit einer zentralen, im Querschnitt quadratischen Durchgangsöffnung 14. Ausgehend von dem Flansch 12 erstreckt sich ein im Querschnitt ebenfalls quadratischer Schaftabschnitt 16. Die Durchgangsöffnung 14 erstreckt sich dabei auch durch den Schaftabschnitt 16. Wie in den 1 und 2 erkennbar, besteht das erste Befestigungselement 10 aus zwei Abschnitten, nämlich einem ersten Abschnitt 18 aus einem härteren Kunststoff, der beispielsweise in 2 eng schraffiert dargestellt ist und einem zweiten Abschnitt 20 aus einem weicheren Kunststoff, der beispielsweise in 2 weit schraffiert dargestellt ist. Das erste Befestigungselement 10 ist in einem Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt worden. Insbesondere in der Schnittansicht in 2 ist zu erkennen, dass der Schaftabschnitt 16 im Bereich seines freien Endes einander paarweise gegenüberliegende Rastvorsprünge 22 aufweist, die im Bereich des ersten, härteren Abschnitts 18 ausgebildet sind.
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In den 3 und 4 ist ein zweites Befestigungselement 24 der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Das zweite Befestigungselement 24 besitzt einen ebenfalls im Querschnitt quadratischen Schaftabschnitt 26 und einen sich durch diesen hindurch erstreckenden Bohrungsabschnitt 28, der ebenfalls einen quadratischen Querschnitt besitzt. Durch den Bohrungsabschnitt 28 erstreckt sich eine axiale Bohrung 30, die beispielsweise ein Innengewinde aufweisen kann. Der Schaftabschnitt 26 verjüngt sich an seinem dem Bohrungsabschnitt 28 abgewandten freien Ende in einem Verjüngungsabschnitt 32. Zwischen dem Bohrungsabschnitt 28 und dem Schaftabschnitt 26 ist eine als Vierkant ausgebildete Aufnahmenut 34 ausgebildet. Aus den 1 bis 4 ist weiter zu erkennen, dass der Querschnitt des Bohrungsabschnitts 28 geringfügig kleiner ist als der Querschnitt der Durchgangsöffnung 14 des ersten Befestigungselements 10. An den vier Außenseiten des Bohrungsabschnitts 28 sind darüber hinaus insgesamt vier einander paarweise gegenüberliegende Rastaufnahmen 36 ausgebildet. Weiterhin ist aus den 1 bis 4 zu erkennen, dass der Querschnitt des Schaftabschnitts 26 des zweiten Befestigungselements 24 im Wesentlichen dem Querschnitt des Schaftabschnitts 16 des ersten Befestigungselements 10 entspricht. Das zweite Befestigungselement 24 ist ebenfalls in einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt und besteht in dem dargestellten Beispiel aus demselben härteren Kunststoff, wie der erste Abschnitt 18 des ersten Befestigungselements 10.
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In den 5 bis 7 sind die Befestigungselemente 10, 24 aus den 1 bis 4 in verschiedenen Ansichten in einem vormontierten Zustand gezeigt. Dazu wurde das zweite Befestigungselement 24 mit seinem Bohrungsabschnitt 28 in die Durchgangsöffnung 14 des ersten Befestigungselements 10 eingesetzt. Die Rastvorsprünge 22 des ersten Befestigungselements 10 gelangen dabei in rastenden Eingriff mit den Rastaufnahmen 36 des zweiten Befestigungselements 24, sodass die Befestigungselemente 10, 24 in dem in den 5 bis 7 gezeigten Zustand vorläufig miteinander verbunden sind. Es ist weiter zu erkennen, dass die äußere Mantelschicht des Schafts 16 des ersten Befestigungselements 10 aus dem zweiten Abschnitt 20 mit dem weicheren Kunststoff gebildet ist und, dass in dem vorläufig miteinander verbundenen Zustand der Befestigungselemente 10, 24 der Schaftabschnitt 26 aus dem härteren Kunststoff des zweiten Befestigungselements 24 an dem zweiten, weicheren Abschnitt 20 des ersten Befestigungselements 10 anliegt.
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In dem vorläufig miteinander verbundenen Zustand werden die Befestigungselemente 10, 24 in eine im Querschnitt quadratische Durchgangsöffnung 38 eines zweiten Bauteils 40, beispielsweise eines Karosserieteils eines Automobils, eingesteckt, wie in 8 zu erkennen. In diesem Zustand legt sich der Flansch 12 mit seiner Unterseite auf der Oberseite des zweiten Bauteils 40 an. Der Querschnitt der Durchgangsöffnung 38 des zweiten Bauteils 40 ist dabei nur geringfügig größer als der Querschnitt der Schaftabschnitte 16, 26 der Befestigungselemente 10, 24. Die Befestigungselemente 10, 24 sind in dem in 8 gezeigten Zustand daher verdrehsicher in der Durchgangsöffnung 38 des zweiten Bauteils 40 gehalten. Zur weiteren Montage wird anschließend ein erstes Bauteil 42, beispielsweise ein Verkleidungsteil eines Automobils, auf die Oberseite des Flansches 12 so angelegt, dass eine Durchgangsöffnung 44 des ersten Bauteils 42 mit der Durchgangsöffnung 14 des ersten Befestigungselements 10 und der axialen Bohrung 30 des zweiten Befestigungselements 24 fluchtet, wie in 9 dargestellt. Das erste Bauteil 42 legt sich dabei auf die Oberseite des Flansches 12 an. Zur Befestigung des ersten Bauteils 42 an dem zweiten Bauteil 40 wird anschließend eine Befestigungsschraube 46 durch die Durchgangsöffnung 44 des ersten Bauteils 42 und die Durchgangsöffnung 14 des ersten Befestigungselements 10 hindurch in die axiale Bohrung 30 des zweiten Befestigungselements 24 eingeschraubt, wie in 10 zu erkennen. Aufgrund der drehfesten Aufnahme des zweiten Befestigungselements 24 in dem ersten Befestigungselement 10 und aufgrund der drehfesten Aufnahme der Befestigungselemente 10, 24 in der Durchgangsöffnung 38 des zweiten Bauteils 40 wird im Zuge des Einschrauben der Befestigungsschraube 46 das zweite Befestigungselement 24 gegen das erste Befestigungselement 10 gezogen. Dabei kommt es zum einen zu einem Eintritt des aus dem ersten, härteren Kunststoff geformten Abschnitts 18 des Schaftabschnitts 16 des ersten Befestigungselements 10 in die Aufnahmenut 34 des zweiten Befestigungselements 24. Hierdurch wiederum wird die Drehmomentübertragung zwischen den Befestigungselementen 10, 24 beim Einschrauben der Befestigungsschraube 46 verbessert. Gleichzeitig schiebt sich beim Einschrauben der Befestigungsschraube 46 der Schaftabschnitt 26 aus dem härteren Kunststoff gegen den zweiten Abschnitt 20 des Schaftabschnitts 16 des ersten Befestigungselements 10 aus dem weicheren Kunststoff. Es kommt dadurch zu einer quetschenden Verformung des zweiten Abschnitts 20, wie in 10 gezeigt, wo der gequetschte und verformte zweite Abschnitt 20 aus Gründen der Veranschaulichung schwarz ausgefüllt dargestellt ist.
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Gleichzeitig erhöhen auch die Rastvorsprünge 22 durch ihren Eingriff in die Rastausnehmungen 36 die Drehmomentübertragung beim Einschrauben der Befestigungsschraube 46. Erreicht der Schaftabschnitt 26 des zweiten Befestigungselements 24 die Nähe der unteren Oberfläche des zweiten Bauteils 40, steigt die Klemmkraft an und der zweite, weichere Abschnitt 20 wird an die untere Oberfläche des zweiten Bauteiles 40 gedrückt. In dem in 10 gezeigten endgültig montierten Zustand bildet der zweite, weichere Abschnitt 20 eine Dichtung gegen Wasser, die von der Ober- und der Unterseite an der Durchgangsöffnung 38 des zweiten Bauteils 40 anliegt und sich insbesondere auch entlang der Kante der Durchgangsöffnung 38 erstreckt. Neben einer Dichtfunktion wird auf diese Weise gleichzeitig ein Formschluss zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere dem zweiten Abschnitt 20, und dem zweiten Bauteil 40 erreicht. Hierdurch werden die Haltekräfte der Vorrichtung im Betrieb erhöht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005032699 B4 [0002]
