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Es wird eine Schraubnuss angegeben. Die Schraubnuss kann insbesondere zum gleichzeitigen Verschrauben eines oder mehrerer Verbindungs- bzw. Befestigungselemente verwendet werden. Weiterhin wird ein Verfahren zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen zwei miteinander zu verbindenden Bauteilen unter Verwendung der Schraubnuss angegeben.
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Die Druckschrift
DE 10 2017 131 235 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen zwei miteinander zu verbindenden Bauteilen, mit einem an einem ersten Bauteil befestigbaren Gewindeelement, einem Gewindebolzen, welcher einen ersten Gewindeabschnitt, der mit dem Gewindeelement in einem ersten Gewindeeingriff steht, einen Bolzenbund und einen zweiten Gewindeabschnitt aufweist, sowie mit einer Gewindemutter, welche mit dem zweiten Gewindeabschnitt in einen zweiten Gewindeeingriff bringbar ist, wobei der erste Gewindeeingriff und der zweite Gewindeeingriff gegenläufig ausgebildet sind und wobei durch die Gewindemutter ein Reibschluss zwischen Gewindebolzen und Gewindemutter derart erzeugbar ist, dass der Gewindebolzen beim Aufschrauben der Gewindemutter auf den zweiten Gewindeabschnitt relativ zu dem Gewindeelement bewegbar ist. Zur Erzeugung des Reibschlusses zwischen Gewindebolzen und Gewindemutter weist die Gewindemutter ein Reibelement, welches z.B. als Federelement ausgeführt sein kann, auf.
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Nachteilig bei der in der Druckschrift
DE 10 2017 131 235 A1 beschriebenen Lösung ist, dass bei jeder zum Einsatz kommenden Vorrichtung zum Ausgleichen von Toleranzen eine Spezialmutter mit Reibelement verwendet werden muss, wodurch bei einer hohen Anzahl von Vorrichtungen erhebliche Kosten entstehen.
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Es ist somit eine zu lösende Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, eine Schraubnuss anzugeben, durch welche verglichen mit dem Stand der Technik Kosten reduziert werden können und die funktional einzuhaltenden Drehmomente präziser dargestellt werden können. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Ausgleichen von Toleranzen zwischen zwei miteinander zu verbindenden Bauteilen anzugeben.
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Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine hier beschriebene Schraubnuss einen Formschlussabschnitt, der zum Ausbilden einer Formschlussverbindung mit einem ersten Verbindungselement eingerichtet ist, und eine Reibkupplungseinrichtung auf. Die Reibkupplungseinrichtung ist dazu ausgebildet, ein Drehmoment auf ein zweites Verbindungselement zu übertragen. Vorzugsweise steht das zweite Verbindungselement in einem Eingriff mit dem ersten Verbindungselement. Die Schraubnuss kann z.B. als Steckschlüsseleinsatz ausgebildet sein.
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Der Formschlussabschnitt kann z.B. bei einem Schraubvorgang unter Verwendung der Schraubnuss zum Übertragen eines ersten Drehmoments auf das erste Verbindungselement ausgebildet sein, und die Reibkupplungseinrichtung kann beim Schraubvorgang zum Übertragen eines zweiten Drehmoments auf das zweite Verbindungselement ausgebildet sein, insbesondere gleichzeitig zum Übertragen des ersten Drehmoments auf das erste Verbindungselement. Vorzugsweise ist dabei das zweite Drehmoment kleiner als das erste Drehmoment.
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Das erste Verbindungselement kann insbesondere als Gewindemutter ausgebildet sein. Folglich kann der Formschlussabschnitt als Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme einer Gewindemutter ausgebildet sein. Das zweite Verbindungselement ist vorzugsweise als Gewindebolzen ausgebildet. Vorzugsweise ist die Gewindemutter mittels der Schraubnuss auf den Gewindebolzen aufschraubbar. Alternativ kann das erste Verbindungselement beispielsweise auch als Schraube ausgebildet sein. Bei dem zweiten Verbindungselement kann sich alternativ um eine Gewindemutter bzw. eine weitere Gewindemutter handeln oder sowohl das erste als auch das zweite Verbindungselement können Muttern sein, die mit unterschiedlichen Drehmomenten auf einen Gewindebolzen verschraubt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Schraubnuss dazu ausgebildet, bei einem Schraubvorgang ein erstes Verbindungselement und ein zweites Verbindungselement mit derselben Drehgeschwindigkeit zu drehen und dabei unterschiedliche Drehmomente auf die Verbindungselemente zu übertragen, insbesondere bis zum Erreichen eines Drehmomentwiderstands, der größer ist als das von der Reibkupplungseinrichtung übertragene zweite Drehmoment.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schraubnuss einen Grundkörper auf, wobei der Formschlussabschnitt an einem ersten Endabschnitt des Grundkörpers ausgebildet ist. Die Reibkupplungseinrichtung ist vorzugsweise zwischen dem ersten Endabschnitt und einem zweiten Endabschnitt, welcher an einem dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden Ende der Schraubnuss bzw. des Grundkörpers ausgebildet ist, angeordnet. Der zweite Endabschnitt kann z.B. als Antriebsabschnitt bzw. als Kraftübertragungsabschnitt zum Übertragen einer Schraubkraft auf die Schraubnuss ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Schraubnuss mittels des zweiten Endabschnitts, insbesondere lösbar, mit einem Bedienungswerkzeug zu einem Schraubwerkzeug verbindbar sein. Alternativ können die Schraubnuss und das Bedienungswerkzeug einstückig verbunden sein, sodass das Schraubwerkzeug einteilig ausgebildet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Reibkupplungseinrichtung ein Reibelement auf, welches dazu eingerichtet ist, unmittelbar mit dem zweiten Verbindungselement eine reibschlüssige Verbindung einzugehen. Beispielsweise kann das Reibelement als Federelement, als Federstahl, als Gummielement, als Keramikelement, als gehärtetes Metallelement, als Bremsbackenelement, als gebremstes Rollenelement oder als Metallpassung ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Schraubnuss in einem Bereich der Reibkupplungseinrichtung bzw. des Reibelements einen geringeren Innendurchmesser auf als in einem Bereich des Formschlussabschnitts.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Reibkupplungseinrichtung bzw. das Reibelement der Reibkupplungseinrichtung dazu eingerichtet, eine reibschlüssige Verbindung mit dem zweiten Verbindungselement einzugehen. Insbesondere kann die Reibkupplungseinrichtung bzw. das Reibelement bei einem Gewindebolzen als zweites Verbindungselement dazu eingerichtet sein, eine reibschlüssige Verbindung mit einem Gewindeabschnitt des Gewindebolzens einzugehen. Die Reibkupplungseinrichtung bzw. des Reibelement können derart ausgebildet sein, dass sie den Gewindeabschnitt des Gewindebolzens klemmen können bzw. auf den Gewindeabschnitt des Gewindebolzens reiben können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Reibkupplungseinrichtung ein Formschlusselement auf, welches dazu eingerichtet ist, unmittelbar mit dem zweiten Verbindungselement eine formschlüssige Verbindung einzugehen. Das Formschlusselement kann z.B. als Nuss ausgebildet sein.
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Vorzugsweise weist die Reibkupplungseinrichtung dabei neben dem Formschlusselement mindestens ein Reibkupplungselement auf. Das Reibkupplungselement kann dabei als zwei gegeneinander verspannte, eine Reibkraft übertragende Flächen ausgebildet sein. Das Formschlusselement kann z.B. derart ausgebildet sein, dass es eine formschlüssige Verbindung mit einem Angriffsmerkmal des zweiten Verbindungselements eingehen kann. Beispielsweise kann das Formschlusselement dazu ausgebildet sein, eine formschlüssige Verbindung mit einem Angriffsmerkmal bzw. einer Mehrkantgeometrie, wie z.B. einer Sechskantgeometrie, eines Gewindebolzens, insbesondere an einem Ende des Gewindebolzens, einzugehen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Reibkupplungseinrichtung ein Formschlusselement, wie z.B. eine Nuss, ein Reibkupplungselement und ein Längenausgleichselement auf. Vorzugsweise ist die Reibkupplungseinrichtung mit dem Grundkörper der Schraubnuss verbunden. Das Längenausgleichselement kann z.B. zwischen dem Reibkupplungselement und dem Formschlusselement ausgebildet sein. Dabei kann das Reibkupplungselement z.B. direkt mit dem Grundkörper der Schraubnuss verbunden sein. Alternativ kann das Längenausgleichselement z.B. direkt mit dem Grundkörper sowie direkt mit dem Reibkupplungselement, welches zwischen dem Längenausgleichselement und dem Formschlusselement angeordnet ist, verbunden sein. Bei dem Längenausgleichselement kann es sich z.B. um ein Federelement bzw. meine Feder zum Ausgleich einer Länge handeln.
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Durch die hier beschriebene Schraubnuss kann bei der im Stand der Technik bekannten Vorrichtung zum Ausgleichen von Toleranzen vorteilhafterweise auf den Einsatz einer Spezialmutter verzichtet werden.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen zwei miteinander zu verbindenden Bauteilen angegeben. Zur Durchführung des Verfahrens soll insbesondere eine Schraubnuss mit Merkmalen gemäß den vorgenannten Ausführungsformen eingesetzt werden. Die bisher in Verbindung mit der Schraubnuss genannten Merkmale können somit gleichwohl für eine beim dem nachfolgend beschriebenen Verfahren eingesetzte Schraubnuss gelten.
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Bei dem Verfahren werden eine hier beschriebene Schraubnuss, eine Gewindemutter sowie ein Gewindebolzen, der einen ersten Gewindeabschnitt, einen zweiten Gewindeabschnitt und einen zwischen den zwei Gewindeabschnitten angeordneten Bolzenbund aufweist, bereitgestellt. Der erste Gewindeabschnitt und der zweite Gewindeabschnitt sind vorzugsweise gegenläufig ausgebildet. Bei der Gewindemutter handelt es sich vorzugsweise um eine herkömmliche Gewindemutter. Insbesondere wird bevorzugt, dass die Gewindemutter kein Reibelement oder Federelement oder dergleichen aufweist.
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Der erste Gewindeabschnitt des Gewindebolzens kann z.B. in einem Gewinde eines ersten Bauteils bzw. in einer dem ersten Bauteil verbundenen Gewindebuchse angeordnet sein. Der zweite Gewindeabschnitt kann in einer Öffnung eines zweiten Bauteils angeordnet sein bzw. durch eine Bohrung des zweiten Bauteils ragen.
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Die Gewindemutter wird mittels der Schraubnuss in einem Schraubvorgang auf den zweiten Gewindeabschnitt aufgeschraubt, insbesondere derart, dass das Innengewinde der Gewindemutter mit dem zweiten Gewindeabschnitt des Gewindebolzens in Eingriff gebracht wird. Die Gewindemutter wird derart auf den zweiten Gewindeabschnitt aufgeschraubt, dass die Reibkupplungseinrichtung bzw. das Reibelement während des Schraubvorgangs in Kontakt mit dem Gewindebolzen gerät und ein Drehmoment auf den Gewindebolzen überträgt, sodass der Gewindebolzen selbst gedreht wird. Dies kann insbesondere dazu führen, dass der Gewindebolzen durch die Schraubnuss mitgenommen wird und der erste Gewindeabschnitt aus dem Gewinde des ersten Bauteils bzw. aus der Gewindebuchse herausgedreht wird.
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Weiterhin kann der erste Gewindeabschnitt des Gewindebolzens derart aus der Gewindebuchse herausgedreht werden, bis der Bolzenbund des Gewindebolzens am zweiten Bauteil anliegt. Nach einem Anliegen des Bolzenbunds am zweiten Bauteil kann durch eine Fortführung des Schraubvorgangs die Gewindemutter weiter auf den zweiten Gewindeabschnitt aufgeschraubt werden, bis das zweite Bauteil zwischen dem Bolzenbund und der Gewindemutter geklemmt ist.
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Durch den Schraubvorgang unter Verwendung der hier beschriebenen Schraubnuss kann vorteilhafterweise auf kostenintensive Spezialmuttern verzichtet werden.
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Des Weiteren wird ein zweites Verfahren angegeben, bei dem eine hier beschrieben Schraubnuss eingesetzt wird. Bei dem Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zum gegenseitigen Fixieren mehrerer Verbindungselemente, insbesondere zum Sichern von Gewindemuttern.
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Dabei wird eine hier beschriebene Schraubnuss gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen bereitgestellt. Weiterhin werden ein Gewindebolzen und zwei Gewindemuttern bzw. eine erste und eine zweite Gewindemutter bereitgestellt.
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Es erfolgt ein gleichzeitiges Aufschrauben der zwei Gewindemuttern auf den Gewindebolzens mittels der Schraubnuss durch einen Schraubvorgang, wobei die Reibkupplungseinrichtung während des Schraubvorgangs in Kontakt mit der ersten Gewindemutter steht, die zuerst auf den Gewindebolzen geschraubt wird, und eine Formschlussverbindung zwischen der Schraubnuss und der zweiten zu verschraubenden Gewindemutter besteht, insbesondere durch den Formschlussabschnitt der Schraubnuss.
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Der Schraubvorgang schraubt vorzugsweise die beiden Gewindemuttern solange mit gleicher Geschwindigkeit auf den Gewindebolzen, bis die erste Gewindemutter stärker als durch die Reibkupplungseinrichtung übertragbar gebremst wird.
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Die zweite zu verschraubende Gewindemutter wird dann vorzugsweise bis zum Erreichen des die Schraubnuss antreibenden Drehmoments auf die erste Gewindemutter geschraubt. Die beiden Gewindemuttern werden dadurch gegeneinander verspannt und können sich auf dem Gewindebolzen nicht mehr unbeabsichtigt bewegen.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der hier beschriebenen Schraubnuss ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebenen Ausführungsformen. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Schraubnuss in einer Schnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
- 2 eine schematische Darstellung eines Teils einer Vorrichtung zum Ausgleichen von Toleranzen in einer perspektivischen Ansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schraubnuss 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Schraubnuss 1 weist einen Grundkörper 6 mit einem ersten Endabschnitt 7 und einem zweiten Endabschnitt 8 auf. Der erste Endabschnitt 7 ist als Formschlussabschnitt zum Ausbilden einer Formschlussverbindung mit einem ersten Verbindungselement 3 (siehe 2) eingerichtet. Insbesondere kann der erste Endabschnitt 7 zur Aufnahme einer Gewindemutter 10 (siehe 2) und zum Übertragen eines ersten Drehmoments auf die Gewindemutter 10 ausgebildet sein. Der zweite Endabschnitt 8 ist als Kraftübertragungsabschnitt zum Übertragen einer Schraubkraft auf die Schraubnuss 1 bzw. als Verbindungsabschnitt zum Verbinden mit einem Bedienungswerkzeug ausgebildet.
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Weiterhin weist die Schraubnuss 1 Reibkupplungseinrichtung 4 auf, die zwischen dem ersten Endabschnitt 7 und im zweiten Endabschnitt 8 angeordnet ist. Die Reibkupplungseinrichtung 4 weist ein Reibelement 9 auf, welches im Inneren des Grundkörpers 6 angeordnet ist und mit dem Grundkörper 6 verbunden ist, und welches zum Ausbilden einer Reibschlussverbindung mit einem zweiten Verbindungselement 5, welches z.B. als Gewindebolzen 12 (siehe 2) ausgebildet sein kann, eingerichtet ist. Das Reibelement 9 kann z.B. als Federelement oder als Gummi ausgebildet sein.
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Im Bereich der Reibkupplungseinrichtung 4 bzw. des Reibelements 9 ist Innendurchmesser der Schraubnuss 1 geringer als im Bereich des Formschlussabschnitts 2. Die Reibkupplungseinrichtung 4 ist dazu ausgebildet, ein zweites Drehmoment auf das zweite Verbindungselement, welches im Eingriff mit dem ersten Verbindungselement steht, zu übertragen. Vorzugsweise ist das zweite Drehmoment kleiner als das erste Drehmoment. Die Schraubnuss 1 ist derart ausgebildet, dass durch einen einzelnen Schraubvorgang sowohl ein erstes Drehmoment mit dem Formschlussabschnitt auf das erste Verbindungselement 3 als auch ein zweites Drehmoment mit der Reibkupplungseinrichtung auf das zweite Verbindungselement 5 übertragen werden kann, wobei das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement mit derselben Drehgeschwindigkeit gedreht werden.
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Die 2 zeigt einen Teil einer Vorrichtung zum Ausgleichen von Toleranzen, bei welcher eine hier beschriebene Schraubnuss verwendet werden kann, ohne dass eine Spezialmutter als Gewindemutter 10 zum Einsatz kommen muss.
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Die Gewindemutter 10 wird dabei mittels der Schraubnuss 1 in einem Schraubvorgang auf den zweiten Gewindeabschnitt 15 des Gewindebolzens 12 aufgeschraubt, insbesondere derart, dass das Innengewinde der Gewindemutter 10 mit dem zweiten Gewindeabschnitt 15 des Gewindebolzens in Eingriff gebracht wird. Die Gewindemutter 10 wird mittels der Schraubnuss 1 derart auf den zweiten Gewindeabschnitt 15 aufgeschraubt, dass die Reibkupplungseinrichtung 4 bzw. das Reibelement 9 während des Schraubvorgangs in Kontakt mit dem Gewindebolzen 12 bzw. mit dem zweiten Gewindeabschnitt 15 des Gewindebolzens 12 gerät und ein Drehmoment auf den Gewindebolzen 12 überträgt, sodass der Gewindebolzen 12 selbst gedreht wird. Dies führt dazu, dass der Gewindebolzen 12 durch die Schraubnuss 1 mitgenommen wird und der erste Gewindeabschnitt 14 aus einer Gewindebuchse eines ersten Bauteils (nicht dargestellt) herausgedreht wird.
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Weiterhin wird der erste Gewindeabschnitt 14 des Gewindebolzens 12 derart aus der Gewindebuchse herausgedreht werden, bis die Anlagefläche 16 des Bolzenbunds 17 des Gewindebolzens 12 am zweiten Bauteil (nicht dargestellt), durch welches der zweite Gewindeabschnitt 15 ragt, anliegt. Nach einem Anliegen des Bolzenbunds 17 am zweiten Bauteil kann durch eine Fortführung des Schraubvorgangs die Gewindemutter 12 weiter auf den zweiten Gewindeabschnitt 15 aufgeschraubt werden, bis das zweite Bauteil zwischen dem Bolzenbund 17 und dem Kragen 11 der Gewindemutter 10 geklemmt ist.
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Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Schraubnuss 1 beispielsweise auch derart ausgebildet sein, dass die Reibkupplungseinrichtung 4 der Schraubnuss 1 ein Formschlusselement aufweist, durch welches beim Schraubvorgang das zweite Drehmoment auf ein am Ende des Gewindebolzens ausgebildetes Angriffsmerkmal 13 übertragen wird.
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Alternativ oder zusätzlich können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schraubnuss
- 2
- Formschlussabschnitt
- 3
- erstes Verbindungselement
- 4
- Reibkupplungseinrichtung
- 5
- zweites Verbindungselement
- 6
- Grundkörper
- 7
- erster Endabschnitt
- 8
- zweiter Endabschnitt
- 9
- Reibelement
- 10
- Gewindemutter
- 11
- Kragen
- 12
- Gewindebolzen
- 13
- Angriffsmerkmal
- 14
- erster Gewindeabschnitt
- 15
- zweiter Gewindeabschnitt
- 16
- Anlagefläche
- 17
- Bolzenbund
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017131235 A1 [0002, 0003]
