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Die Erfindung betrifft einen Gewindestift nach Anspruch 1.
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Es ist bekannt, einen Gewindestift mittels eines Stanz-Biege-Prozesses aus einem Metallblech zu erzeugen, beispielsweise offenbaren
US 2 560 961 A und
US 3 068 540 A einen derartigen Gewindestift.
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US 2 560 211 A offenbart eine Struktur zum Befestigen eines Regals. Die Struktur umfasst Arme, die mit Überlappungsabschnitten ausgestaltet sind. Abschnitte werden von weiteren Abschnitten überlappt, um eine Formerhaltung von Zapfenabschnitten und eine röhrenförmige Anordnung sicherzustellen (vgl.
US 2 560 211 A , Spalte 3, Zeilen 60 bis 71 und
7).
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DE 691 29 337 T2 offenbart ein Befestigungssystem mit einer Pedalstangenanordnung, die ein Schraubenteilendstück aufweist, das als Gabelkopf mit zwei Ösenteilen oder Schenkeln gebildet ist, die aus einem bearbeitungsfreien Material hergestellt sind, beispielsweise stanzgepresstem Stahl, verbunden durch einen zentralen Steg. Eine runde Öffnung oder Öse ist benachbart zu seiner Verbindung mit dem Schenkel vorgesehen, die dazu bestimmt ist, einen zugehörigen runden Vorsprung benachbart zur Verbindung des Stegs mit dem Schenkel aufzunehmen, wenn der Steg über eine Kerbe umgefaltet wird.
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Allerdings weisen die bekannten Gewindestifte den Nachteil auf, dass diese nicht in der Weise Verwendung finden, weil diese zu schwer, nicht stabil genug und/oder nicht schweißbar sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zumindest einen der genannten Nachteile der bekannten Gewindestifte zu überwinden.
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Diese Aufgabe wird durch den Gewindestift des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der hier nachfolgenden Beschreibung wiedergegeben.
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Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, einen Gewindestift aus einem Ausgangsmaterial zu schaffen und derart zu verstärken, dass dieser besser verwendet werden kann. Erfindungsgemäß kann der Gewindestift dadurch verstärkt werden, dass der Gewindestift in einem Bereich der Basis des Gewindestifts, die insbesondere einem Spitzenabschnitt gegenüberliegend angeordnet sein kann, dadurch verstärkt werden kann, dass eine aus mehreren Basisteilen bestehende Basis stabilisiert wird, indem die Basisteile miteinander in Eingriff sind und die Seitenwände des Gewindestifts dadurch stabilisiert und verstärkt sind, dass die Seitenwände miteinander in Eingriff sind.
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Die Erfindung schafft einen Gewindestift, der eine Basis, einen Spitzenabschnitt und zwei Seitenwände aufweist, wobei die Basis zwei Basisteile umfasst. Der Spitzenabschnitt ist von der Basis in der Richtung einer Längsachse des Gewindestifts beabstandet und umfasst einen Brückenabschnitt. Die Seitenwände weisen jeweils ein Außenprofil auf. Die erste Seitenwand erstreckt sich von dem Brückenabschnitt zu dem ersten Basisteil und die zweite Seitenwand erstreckt sich von dem Brückenabschnitt zu dem zweiten Basisteil. Die erste Seitenwand ist aus einem anderen Teil des Ausgangsmaterials geformt als die zweite Seitenwand und das erste Basisteil ist aus einem anderen Teil des Ausgangsmaterials als das zweite Basisteil geformt.
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Es kann ein Gewindestift geschaffen werden, der gegenüber einem Gewicht eines bekannten Gewindestiftes bzw. einer bekannten Schraube ein um ungefähr 50% bis 75% geringeres Gewicht aufweist. Insbesondere kann gegenüber einem aus Vollmaterial hergestellten Gewindestift eine Gewichtsersparnis von 50% erreichbar sein. Es kann ein Gewindestift geschaffen werden, dessen Gewicht im Bereich zwischen ungefähr 1,5 g und ungefähr 4 g, insbesondere zwischen ungefähr 2 g und ungefähr 3 g, liegt. Je nach Ausgestaltung der Basis oder der Länge des Abschnitts mit Gewinde kann das Gewicht des Gewindestiftes variieren.
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Im Sinne der Erfindung umfasst der Begriff „Gewindestift“ ein Befestigungselement, welches an einem zylindrischen Abschnitt, der insbesondere stiftförmig oder bolzenförmig sein kann, eine gewindeähnliche Struktur aufweist. Die gewindeähnliche Struktur kann eine zumindest abschnittsweise schiefe Ebene darstellen, die zumindest abschnittsweise wendelförmig auf dem zylindrischen Abschnitt gewickelt ist. Das als Gewindestift ausgestaltete Befestigungselement kann als schraubenähnliches Element oder als ein eingesetztes Einsatzelement in ein Bauteil eingebracht werden bzw. mit diesem verbunden werden. Mittels einer sich an dem zylindrischen Abschnitt unmittelbar oder mittelbar anschließenden Basis kann eine weitere Verbindung mit einem anderen Bauteil erreicht werden, indem die Basis beispielsweise mit dem anderen Bauteil, insbesondere mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, bevorzugt verschweißt oder verklebt, verbunden ist.
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Ein Teil des ersten Basisteils ist in Eingriff mit einem Teil des zweiten Basisteils und stabilisiert so den Gewindestift.
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Zusätzlich wird eine Stabilisierung des Gewindestifts dadurch erreicht, dass ein Teil der ersten Seitenwand in Eingriff mit einem Teil der zweiten Seitenwand ist.
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Der Begriff „in Eingriff“ im Sinne der Erfindung umfasst eine Ausgestaltung, bei der die genannten Elemente miteinander in Anlage sind, wobei eines der beiden Elemente das andere übergreift oder hintergreift, so dass eine abschnittsweise Materialdopplung vorliegt, mit der insbesondere eine Stabilisierung in Richtung der Normalen der Auflage der beiden Elemente vorliegt. Es kann auch vorgesehen sein, dass mittels des Hintergreifens durch eines der beiden Elemente eine stufenartige Struktur bzw. ein Vorsprung durch das hintergreifende Element gebildet wird und die beiden Elemente auch an der Stufe bzw. dem Vorsprung in Eingriff sind, so dass alternativ oder zusätzlich zur Auflage der beiden Elemente ein Eingriff der beiden Elemente im Wesentlichen senkrecht zu einer möglichen Auflage der beiden Elemente erfolgt.
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Der Begriff „Stabilisierung“ umfasst im Sinne der Erfindung die allgemeine Formerhaltung des Gewindestiftes. Die relative Lage der Abschnitte des Gewindestifts kann im Wesentlichen beibehalten werden. Den am Gewindestift angreifenden Kräften kann entgegengewirkt werden.
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Der Begriff „Außenprofil“ im Sinne der Erfindung umfasst eine an dem Gewindestift an den äußeren Seitenwänden geformte gewindeähnliche Struktur, die insbesondere mittels eines Stanz-Biege-Prozesses erzeugbar sein kann. Die gewindeähnliche Struktur am Gewindestift kann insbesondere ein metrisches Gewinde zumindest abschnittsweise nachbilden. Als Gewindegrößen des Gewindestiftes können im Wesentlichen die Größen M5, M6 und größer einstellbar sein.
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Ein mögliches Anwendungsgebiet für die Verwendung eines erfindungsgemäßen Gewindestiftes kann die Befestigung einer Unterbodenverkleidung, eines Kotflügels oder einer Innenraumverkleidung im Automobilbereich sein.
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Die Abmessungen des Gewindestiftes können derart sein, dass die Länge des Gewindestiftes in der Erstreckung der Längsachse im Wesentlichen im Bereich von ungefähr 5 mm bis ungefähr 55 mm, bevorzugt von ungefähr 8 mm bis ungefähr 50 mm, insbesondere bevorzugt von ungefähr 10 mm bis ungefähr 30 mm, ganz besonders bevorzugt von ungefähr 15 mm bis ungefähr 25 mm, liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Länge des Gewindestiftes im Wesentlichen ungefähr 20 mm.
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Die Abmessungen des Gewindestiftes können derart sein, dass der Durchmesser der Basis oder eine Seitenlänge der Basis im Falle einer polygonförmigen, insbesondere rechteckförmigen, Basis im Wesentlichen im Bereich von ungefähr 8 mm bis ungefähr 100 mm, bevorzugt von ungefähr 10 mm bis ungefähr 60 mm, insbesondere bevorzugt von ungefähr 10 mm bis ungefähr 40 mm, ganz besonders bevorzugt von ungefähr 10 mm bis ungefähr 20 mm, liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Durchmesser der Basis oder eine Seitenlänge der Basis im Falle einer polygonförmigen, insbesondere rechteckförmigen, Basis im Wesentlichen ungefähr 11,5 mm.
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Die Dicke des Ausgangsmaterials, aus dem der Gewindestift geformt sein kann, kann im Wesentlichen aus dem Intervall zwischen ungefähr 0,4 mm bis ungefähr 2 mm, insbesondere zwischen ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 1,5 mm, insbesondere bevorzugt ungefähr 0,6 mm bis ungefähr 1,0 mm, ganz besonders bevorzugt von ungefähr 0,7 mm bis ungefähr 0,9 mm gewählt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicke des Ausgangsmaterials, aus dem der Gewindestift geformt sein kann, im Wesentlichen ungefähr 0,8 mm.
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Das Ausgangsmaterial kann einen Stahl, Aluminium und/oder einen Faserverbundwerkstoff mit einer nicht-metallischen oder einer metallischen Matrix aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ausgangsmaterial ein Stahl, Aluminium oder ein metallischer oder nicht-metallischer Faserverbundwerkstoff.
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Als bevorzugtes Ausgangsmaterial kann für den Gewindestift ein plattenförmiges Material, insbesondere ein Metallblech, verwendet werden und der Gewindestift kann in einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform aus einem Stanz-Biege-Prozess aus dem plattenförmigen Material erzeugt werden.
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Sofern der Begriff „ein“ und entsprechend grammatikalische Anpassungen an das Genus des dem Begriff nachfolgenden bezeichneten Elements in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, so umfasst dieser Begriff die Einzahl und die Mehrzahl des jeweils bezeichneten Elements. Der Begriff „ein“ und entsprechende grammatikalische Anpassungen an das dem Begriff nachfolgenden bezeichneten Element schließt in der Regel das Vorsehen mehrerer der Elemente nicht aus.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Teil der ersten Seitenwand, der in Eingriff mit einem Teil der zweiten Seitenwand ist näher an dem Spitzenabschnitt als an dem Basisabschnitt angeordnet, so dass die Stabilisierung eher den Teil im Bereich der Spitze des Gewindestifts betrifft. Die Stabilisierung der Seitenwand, die durch ein Ineingriffbringen der beiden Seitenwände erreicht werden kann, ist somit eher in dem Spitzenabschnitt zugeordneten Endbereich des Gewindestifts vorgesehen, um beispielsweise gerade diesen Bereich zu stabilisieren, der empfindlicher hinsichtlich des Einwirkens von Kräften sein kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Eingriff der beiden Seitenwände derart, dass die erste Seitenwand einen Vorsprung aufweist, der sich in einer Richtung in einem Winkel zur Längsachse des Gewindestifts erstreckt und mit einem Teil der zweiten Seitenwand durch Reibschluss oder Formschluss in Eingriff ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass die beiden Seitenwände aufeinander aufliegen und die zweite Seitenwand mit einer Kante oder einem Ende auf den an der ersten Seitenwand ausgebildeten Vorsprung stößt und einen Formschluss und/oder Reibschluss ausbildet. Die beiden Seitenwände können sich somit in mehreren Richtungen stabilisieren. Während eine Auflage der beiden Seitenwände aufeinander im Wesentlichen zu einer Stabilisierung bzw. Verstärkung in einer ersten Richtung quer zur Längsachse des Gewindestifts erfolgen kann, kann die Ausbildung eines Vorsprungs, der sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Gewindestifts erstrecken kann, eine Stabilisierung bzw. Verstärkung in einer zweiten Richtung quer zur Längsachse des Gewindestifts bewirken, wobei die erste Richtung quer zur zweiten Richtung verlaufen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erste Basisteil einen Vorsprung auf, der sich in einer Richtung in einem Winkel zur Längsachse des Gewindestifts erstreckt und in reibschlüssigem oder formschlüssigem Eingriff mit einem Teil des Basisteils ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Basisteil zur Unterstützung der Stabilisierung bzw. Verstärkung der Seitenwand verwendet werden kann.
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Der erste Basisteil und die Seitenwand sind aus Abschnitten des Ausgangsmaterials, insbesondere eines Metallblechs, geformt, wobei das erste Basisteil mit der ersten Seitenwand durch einen gebogenen Abschnitt des Ausgangsmaterials, insbesondere des Metallblechs, verbunden ist. Hier ist die Ausbildung aus einem Stück des Ausgangsmaterials, insbesondere des Metallblechs möglich. Der Begriff „verbunden“ in diesem Zusammenhang umfasst den Begriff „integral“ ausgebildet oder „einstückig“ ausgebildet, welches die Herstellung, insbesondere in Bezug auf die Anzahl der Herstellungsschritte, vereinfacht. Zusätzlich sind das zweite Basisteil und die zweite Seitenwand aus Abschnitten des Ausgangsmaterials, insbesondere des Metallblechs, geformt und das zweite Basisteil mit der zweiten Seitenwand ist durch einen gebogenen Abschnitt des Ausgangsmaterials, insbesondere des Metallblechs, verbunden. Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann der Brückenabschnitt und die erste Seitenwand aus Abschnitten des Ausgangsmaterials, insbesondere des Metallblechs, geformt sein und alternativ oder zusätzlich kann der Brückenabschnitt und die zweite Seitenwand aus Abschnitten des Ausgangsmaterials, insbesondere des Metallblechs, geformt sein. Hierdurch kann ein einfach aufgebauter und einfach herstellbarer Gewindestift erzeugt werden, der komplett aus einem zusammenhängenden Ausgangsmaterial, insbesondere einem Metallblech, hergestellt werden kann.
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Der Brückenabschnitt kann eine Stabilisierung der Seitenwände, insbesondere im Spitzenabschnitt, bewirken. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Brückenabschnitt in einer Richtung quer zur Längsachse des Gewindestifts glockenförmig, ganz besonders bevorzugt gaußglockenförmig, ausgebildet sein. Es wird eine stabilisierende Wirkung der Seitenwände in Richtung der Verbindung, die durch den Brückenabschnitt gebildet ist, erreicht. Der Brückenabschnitt kann aufgrund seiner Form die beiden Seitenwände im Wesentlichen in dem vorgegebenen Abstand zueinander auch bei Einwirken von äußeren Kräften verstärken.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erste Seitenwand zumindest über einen Teil ihrer Erstreckung entlang der Längsachse einen U-förmigen, C-förmigen oder L-förmigen Querschnitt oder einen Querschnitt der Form eines Teils eines Rings in einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse ist, auf. Mit der genannten Form, die eine Biegung oder eine Abwinklung beinhalten kann, ist eine Stabilisierung der Seitenwand möglich. Alternativ und/oder zusätzlich kann die zweite Seitenwand zumindest über einen Teil ihrer Erstreckung entlang der Längsachse einen U-förmigen, C-förmigen oder L-förmigen Querschnitt oder einen Querschnitt der Form eines Teils eines Rings in einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse ist, aufweisen. Die für einen Teil der zweiten Seitenwand genannten Formen können zu einer Stabilisierung der zweiten Seitenwand beitragen. Die genannten Formen für Teile der ersten und zweiten Seitenwand tragen insbesondere einer Stabilisierung gegen auf den Gewindestift auftretende Radialkräfte Rechnung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Basisteil eine im Wesentlichen flache Oberfläche, die von dem Spitzenabschnitt abgewandt ist, auf. Hierdurch kann zumindest der erste Basisteil mit einem Abschnitt auf einem Trägerteil aufgeschweißt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Basisteil eine im Wesentlichen flache Oberfläche aufweisen, die von dem Spitzenabschnitt abgewandt ist, wodurch der zweite Basisteil an einem Trägerteil verschweißbar ist. Durch eine flache Ausgestaltung kann dabei eine stabile Ausführung erreicht werden.
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Der Begriff „abgewandt“ im Sinne der Erfindung umfasst, dass es keine Gerade gibt, die auf der flachen Oberfläche beginnt und einen Punkt des Spitzenabschnitts schneidet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen der Erfindung näher darstellenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen, die Ausführungsformen der Erfindung zeigen, näher erläutert. Darin zeigt
- 1: eine Seitenansicht eines Gewindestifts gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2: eine weitere Seitenansicht des Gewindestifts gemäß 1, bei der der Gewindestift um 90° um seine Längsachse gedreht wurde;
- 3: eine isometrische Darstellung des Gewindestifts gemäß 1 in einer Ansicht schräg von oben;
- 4: eine isometrische Darstellung des Gewindestifts gemäß 1 in einer Ansicht schräg von unten;
- 5: eine Ansicht des Gewindestifts gemäß 1 von oben;
- 6: eine Seitenansicht eines Gewindestifts gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 7: eine weitere Seitenansicht des Gewindestifts gemäß 6, bei der der Gewindestift um 90° um seine Längsachse gedreht wurde;
- 8: eine isometrische Darstellung des Gewindestifts gemäß 6 in einer Ansicht schräg von oben;
- 9: eine isometrische Darstellung des Gewindestifts gemäß 6 in einer Ansicht schräg von unten; und
- 10: eine Ansicht des Gewindestifts gemäß 6 von oben.
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Die 1 bis 5 zeigen einen Gewindestift, der aus einem Ausgangsmaterial, insbesondere einem Metallblech, hergestellt ist. Der Gewindestift weist eine Längsachse L, eine Basis 1 und einen Spitzenabschnitt 2 auf. Der Spitzenabschnitt 2 ist von der Basis 1 in Richtung der Längsachse L beabstandet. Im Spitzenabschnitt 2 liegt ein Brückenabschnitt 3 vor.
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Im mittleren Bereich des Gewindestifts weist der Gewindestift eine erste Seitenwand 4 mit einem Außenprofil 5 und eine zweite Seitenwand 6 mit einem Außenprofil 7 auf. Die beiden Seitenwände 4, 6 formen mit den Außenprofilen 5, 7 im mittleren Bereich des Gewindestifts eine im Wesentlichen in Umfangsrichtung geschlossene strukturierte Oberfläche. Die Außenprofile 5, 7 bilden ein schraubenartiges Gewinde nach. Der Querschnitt der Seitenwände 4, 6 ist abgerundet in Form eines abgerundeten Vierecks (vgl. 5).
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Die Seitenwände 4, 6 erstrecken sich von dem Brückenabschnitt 3, der die beiden Seitenwände 4, 6 stegartig verbindet, zur Basis 1. Die Basis 1 ist im Wesentlichen kreisförmig ausgestaltet. Die Seitenwand 4 erstreckt sich von dem Brückenabschnitt 3 bis zu einem ersten Basisteil 8 der Basis 1; und die zweite Seitenwand 6 erstreckt sich von dem Brückenabschnitt 3 bis zu einem zweiten Basisteil 9 der Basis 1 erstreckt.
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Die erste Seitenwand 4 ist aus einem anderen Teil des Metallblechs geformt als die zweite Seitenwand 6 und das erste Basisteil 8 ist aus einem anderen Teil des Metallblechs als das zweite Basisteil 9 geformt, so dass bei dem ursprünglichen Metallblech vor dem Umformen zum Gewindestift die Seitenwände 4, 6 und die Basisteile 8, 9 lediglich über den Brückenabschnitt 3 miteinander verbunden sind. In der ursprünglichen Form des Metallblechs vor dem Umformen zum Gewindestift liegt eine Symmetrie der Seitenwände 4, 6 und der Basisteile 8, 9 zum Brückenabschnitt 3 vor.
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Bei dem Gewindestift in den 1 bis 5 ist ein Teil des ersten Basisteils 8 in Eingriff mit einem Teil des zweiten Basisteils 9. Der Eingriff erfolgt über einen am ersten Basisteil 8 geformten stufenartigen Vorsprung 10 und über einen am zweiten Basisteil 9 geformten stufenartigen Vorsprung 11. Der Vorsprünge 10 überlappt den zweiten Basisteil 9 und der Vorsprung 11 überlappt den Basisteil 9. Ferner stoßen die Basisteile 8, 9 in einer Richtung quer zur Längsachse L aneinander. Durch jeden der Vorsprünge 10, 11 ist ein Form- und/oder Reibschluss ausbildbar.
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Ferner ist im oberen mittleren Bereich des Gewindestifts, also einem Bereich der näher am Brückenabschnitt 3 liegt als an der Basis 1, ein Teil der ersten Seitenwand 4 in Eingriff mit einem Teil der zweiten Seitenwand 6. Der Eingriff erfolgt über einen an einem Teil der ersten Seitenwand 4 geformten stufenartigen Vorsprung 12 und über einen an einem Teil der zweiten Seitenwand 6 geformten stufenartigen Vorsprung 13. Der Vorsprung 12 hintergreift einen Teil der zweiten Seitenwand 6 und der Vorsprung 13 hintergreift einen Teil der ersten Seitenwand 4.
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Die 6 bis 10 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Gewindestiftes. Bei der weiteren Ausführungsform werden Elemente, die in ihrer Funktion Elementen aus der in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform gleichen, mit gleichen Bezugszeichen, die um den Wert 100 erhöht sind, gekennzeichnet. Im Folgenden wird die zweite Ausführungsform im Wesentlichen bezüglich ihrer Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben.
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Bei dem Gewindestift in den 6 bis 10 weist die Basis quer zur Längsachse L des Gewindestifts einen viereckigförmigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken auf. Ein Teil des ersten Basisteils 108 ist in Eingriff mit einem Teil des zweiten Basisteils 109 mittels einer Verriegelung der beiden Teile in einer Ebene quer zur Längsachse L. Ein Formschluss für einen Abschnitt 114 des ersten Basisteils 108 wird durch einen (Verriegelungs-)Abschnitt 115 des zweiten Basisteils 109 erreicht; und ein Formschluss für einen Abschnitt 116 des zweiten Basisteils 109 wird durch einen (Verriegelungs-)Abschnitt 117 des ersten Basisteils 108 erreicht.
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Auch wenn die in den 6 bis 10 gezeigte Ausführungsform einen viereckförmigen Querschnitt der Basis 101 zeigt, so sind auch andere Formen möglich, wie beispielsweise ein runder, kreisförmiger, ellipsenförmiger oder allgemein polygonförmiger Querschnitt.
