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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungselement mit einer Innenhülse und
einer Außenhülse, die
mit der Innenhülse
verbunden ist, wobei das Verbindungselement in eine Drehrichtung
gedreht werden kann.
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Ein
solches Verbindungselement ist aus der
US 5,927,917 bekannt. Bei diesem bekannten
Verbindungselement sind eine Innenhülse und die Außenhülse miteinander
verbunden. Das Verbindungselement kann auf einem Schraubgewinde
bis zu einem vorbestimmten Drehmomentwert heruntergeschraubt werden.
Wenn das vorbestimmte Drehmoment überschritten wird, wird die
Außenhülse von
der Innenhülse
getrennt, mit dem Resultat, dass die Außenhülse sich frei um die Innenhülse drehen
kann, und das Verbindungselement nicht leicht entfernt werden kann.
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Der
Nachteil des bekannten Verbindungselements ist, dass es schwierig
ist, zu bestimmen, ob die Innenhülse
locker oder fest auf dem Schraubgewinde heruntergeschraubt und gesichert
ist, da die Außenhülse frei
gedreht werden kann.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbindungselement
bereitzustellen, dass es leicht macht, zu detektieren, dass das
Verbindungselement unerwünscht
gelockert wurde.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit dem Verbindungselement gemäß der Erfindung,
dadurch, dass eine abgedichtete Verbindung zwischen der Innenhülse und
der Außenhülse in einer
ersten, abdichteten Stellung besteht, wobei die Innenhülse relativ
zu der Außenhülse aus
der ersten, abgedichteten Stellung in eine zweite Stellung nach
Drehung des Verbindungselements in eine der Drehrichtung entgegengesetzte
Richtung beweglich ist, wobei die Innenhülse und die Außenhülse nicht
mehr aus der zweiten Stellung in die erste, abgedichtete Stellung
zurückgeführt werden
können.
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Das
erfindungsgemäße Verbindungselement macht
es leicht, zu bestimmen, ob das Verbindungselement versehentlich
oder absichtlich gelockert wurde, da die Außenhülse zur zweiten Stellung relativ
zu der Innenhülse
bewegt wurde. Da die Außenhülse relativ
zu der Innenhülse
nicht aus der zweiten Stellung in die erste, abgedichtete Stellung
zurückgeführt werden
kann, kann eine Drehung des Verbindungselements in einer unerwünschten
Richtung nicht rückgängig gemacht
werden. Eine Bewegung aus der ersten Stellung in die zweite Stellung
ist daher eine irreversible Handlung, die detektiert werden kann.
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Eine
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse in der zweiten Stellung
relativ zu der Außenhülse axial
verschoben ist.
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Eine
solche axiale Verschiebung, die bei der Bewegung der Hülsen aus
einer ersten Stellung in eine zweite Stellung stattfindet, macht
es einfach, visuell zu detektieren, dass das Verbinddungselement gelockert
wurde.
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Eine
weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse um einen vorbestimmten
Winkel relativ zu der Außenhülse in der zweiten
Stellung gedreht werden kann.
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Die
Tatsache, dass ein Verbindungselement gelockert wurde, kann ohne
weiteres durch taktile Mittel wahrgenommen werden, da es möglich ist,
die Innenhülse
in bezug auf die Außenhülse um einen vorbestimmten
Winkel zu drehen.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist dadurch gekennzeichnet, dass eine der Hülsen zumindest eine schräge Fläche aufweist,
während
die andere Hülse
ein Element aufweist, das die über
die schräge Fläche bewegbar
ist, wobei das Element über
die schräge
Fläche
in die zweite Stellung bewegbar ist, indem es gegen die oben genannte
Drehrichtung gedreht wird, wobei die Hülse, die das Element aufweist,
in der zweiten Stellung relativ zu der anderen Hülse axial versetzt ist.
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Axiale
Bewegung kann auf einfache Weise durch das Element, das über die
schräge
Fläche
bewegbar ist, verwirklicht werden, so dass danach die Tatsache,
dass die Abdichtung des Verbindungselements aufgebrochen wurde,
visuell detektiert werden kann.
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Eine
weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist dadurch gekennzeichnet, dass eine der Hülsen zumindest ein Federelement
aufweist, während
die andere Hülse eine
Stufe aufweist, die mit dem Federelement zusammenwirkt, wobei das
Federelement gegen eine Federkraft über die Stufe in eine der Drehrichtung entgegengesetzten
Richtung bewegbar ist, wobei das Federelement in der zweiten Stellung
in der Drehrichtung gesehen unter dem Einfluss einer Federkraft
eine Stellung hinter der Stufe einnimmt, wobei die Stufe in dieser
Stellung die Außenhülse gegen eine
Drehung in der Drehrichtung relativ zu der Innenhülse sperrt.
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Die
Stufe bewirkt eine irreversible Änderung, nachdem
eine Außenhülse aus
einer ersten, abgedichteten Stellung gelockert wurde, dahingehend, dass
die Stufe verhindert, dass das in der Drehrichtung gesehen hinter
der Stufe angeordnete Federelement sich in der Drehrichtung von
der zweiten Stellung in die erste, abgedichtete Position zurück dreht.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist dadurch gekennzeichnet, dass die schräge Fläche in der Drehrichtung gesehen
gerade hinter der Stufe angeordnet ist, wobei sich die schräge Fläche quer
zur Stufe erstreckt.
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Auf
diese Weise verhindert die Stufe eine Drehung in einer der Drehrichtung
entgegengesetzten Richtung, während
die schräge
Fläche
eine axiale Bewegung ermöglicht,
so dass es visuell detektiert werden kann, dass eine Abdichtung
aufgebrochen wurde.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Führungsfläche in der Drehrichtung gesehen
vor der Stufe angeordnet ist, so dass eine Schwellenkraft zum Drehen
des Verbindungselements gegen die Drehrichtung aus der ersten, abgedichteten
Stellung in die zweite Stellung erforderlich ist.
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Die
Schwellenkraft ist notwendig, um zu verhindern, dass das Verbindungselement
aus der ersten, abgedichteten Stellung in die zweite Stellung durch
irgendeine Kraft, die auf die Außenhülse ausgeübt werden könnte, bewegt wird. Die Schwellenkraft
wird hauptsächlich
durch den Neigungswinkel der Führungsfläche wie
auch durch die Federkraft des Federelementes bestimmt.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbindungselementes
ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Federrand gegen die Federkraft über eine
Stufe in eine Bewegungsrichtung, die sich parallel zu der mittigen
Achse des Verbindungselements erstreckt, zum Zweck eines Verbindens
der Innenhülse
mit der Außenhülse in die erste,
abgedichtete Stellung bewegt werden kann, wobei der Federrand danach
in der Bewegungsrichtung gesehen unter dem Einfluss einer Federkraft eine
Stellung vor der Stufe einnimmt, wobei die Stufe in dieser Stellung
eine Bewegung in eine der Bewegungsrichtung entgegengesetzten Richtung
verhindert.
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Auf
diese Weise sind die Außenhülse und
die Innenhülse
des Verbindungselements effektiv in der ersten, abgedichteten Stellung
verbunden, in der die Stufe und der Federrand die Hülsen gegen
Bewegung in der der Bewegungsrichtung entgegengesetzten Richtung
sperrt, und die Hülsen
können
nicht voneinander getrennt werden.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement den Federrand
aufweist.
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Auf
diese Weise wird die Anzahl verschiedener Teile zum Verbinden der
Innenhülse
und der Außenhülse reduziert.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement in die Drehrichtung
in die erste, abgedichtete Stellung gedreht werden kann, wobei ein
Vorsprung auf der Innenhülse
in dieser Stellung an einen Vorsprung auf der Außenhülse anstößt.
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Ein
Verbindungselement kann zum Beispiel mittels der Vorsprünge auf
der Innenhülse
und der Außenhülse, die
aneinander in der Drehrichtung anstoßen, auf oder in ein Schraubgewinde
heruntergeschraubt werden. Die Verbindungsfunktion des Verbindungselements,
die allgemein bekannt ist, wird mittels der Vorsprünge verwirklicht.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement in eine
der Drehrichtung entgegengesetzte Richtung in die zweite Stellung
gedreht werden kann, wobei in dieser Stellung ein auf der Innenhülse vorhandenes Teil
an ein auf der Außenhülse vorhandenes
Teil anstößt.
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Auf
diese Weise kann das Verbindungselement leicht in einer Richtung,
zum Beispiel von einem Schraubgewinde, der Drehrichtung entgegengesetzt gedreht
werden.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement eine Mutter
ist, deren Innenhülse
mit einem Innenschraubengewinde versehen ist.
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Die
Verwendung einer solchen Mutter ermöglicht das leichte Detektieren
versehentlichen oder absichtlichen Lockerns der Mutter von einem Schraubgewinde
oder einem herkömmlichen
Bolzen.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement ein Bolzen
oder eine Schraube ist, das einen Stift aufweist, der innerhalb
der Innenhülse
angeordnet ist, wobei der Stift mit einem Außenschraubengewinde versehen
ist.
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Die
Verwendung eines solchen Bolzens oder einer solchen Schraube ermöglicht das
leichte Detektieren versehentlichen oder absichtlichen Lockerns
des Bolzens oder der Schraube. Der Vorsprung kann in der Innenhülse befestigt
sein oder damit einstückig
sein.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement eine Hohlkopfschraube
ist, und dass die Außenhülse einen
damit fest verbundenen Vorsprung aufweist, wobei der Vorsprung mit
einem Außenschraubengewinde
versehen ist.
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Die
Verwendung einer solchen Hohlkopfschraube ermöglicht das leichte Detektieren
versehentlichen oder absichtlichen Lockerns des Bolzens oder der
Schraube.
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Die
Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschreiben, in denen:
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1 eine
perspektivische Vorderansicht einer abgedichteten Mutter nach der
vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
perspektivische Vorderansicht einer Außenhülse und einer Innenhülse der
Mutter nach der vorliegenden Erfindung ist, bevor die beiden zusammenmontiert
werden;
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3 eine
perspektivische Hinteransicht einer Außenhülse und einer Innenhülse der
Mutter ist, die in 2 gezeigt ist;
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4 eine
perspektivische Vorderansicht einer gelösten Mutter nach der vorliegenden
Erfindung ist;
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5a und 5b eine
perspektivische Schnittansicht bzw. eine vergrößerte Schnittansicht sind,
die die Art zeigen, in der die Außenhülse auf der Innenhülse montiert
ist;
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6a, 6b, 6c und 6d perspektivische
Ansichten der Bewegung der Außenhülse relativ
zu der Innenhülse
der die Mutter nach der vorliegenden Erfindung von einer ersten
Stellung in eine zweite Stellung sind;
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7 eine
perspektivische weggeschnittene Ansicht der Bewegung eines Federelements
in der Mutter nach der Erfindung aus einer ersten, abgedichteten
Stellung in eine zweite Stellung ist;
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8a und 8b Schnittansichten
eines Teils der Mutter nach der Erfindung sind, die die Bewegung
eines Federelements aus einer ersten, abgedichteten Stellung in
eine zweite Stellung zeigen.
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Ähnliche
Teile werden durch dieselben Nummern in den verschiedenen Figuren
angezeigt.
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Die 1 bis 4 zeigen
eine Mutter 1 nach der Erfindung, wobei die Mutter 1 eine
Außenhülse 2 und
eine Innenhülse 3 umfasst.
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Die
Außenhülse 2 umfasst
einen zylindrischen Teil 4 auf der Außenseite und einen benachbarten
sechseckigen Teil 5. Der sechseckige Teil 5 kann
verwendet werden, um die Mutter 1 zum Beispiel auf einen
mit einem Gewinde versehenen Bolzen (nicht gezeigt) herunterzuschrauben,
zum Beispiel mittels eines Schraubenschlüssels.
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Auf
der Innenseite des zylindrischen Teils 4 sind zwei diametral
gegenüberliegende
Federelemente 6, 7 und zwei diametral gegenüberliegende Vorsprünge 8, 9 vorhanden
(3). Die beiden Federelemente 6, 7 umfassen
jedes ein radial hervorspringendes Teil 10, das fest mit
der Innenseite des zylindrischen Teils 4 verbunden ist,
mit dem ein Federteil 11, das sich parallel zum Umfang
des zylindrischen Teils 4 erstreckt, verbunden ist. Die
sich radial erstreckenden Vorsprünge 8, 9 sind
von den beiden Federelementen 6, 7 beabstandet.
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Die
Innenhülse 3 umfasst
ein scheibenförmiges
Teil 15 und eine Öffnung 16,
die sich in der axialen Richtung erstreckt, wobei die Öffnung mit
einem Innenschraubgewinde (nicht gezeigt) versehen ist.
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Die
Innenhülse 3 (2)
umfasst ferner ein sich axial erstreckendes, zylindrisches Führungselement 17 auf
dem scheibenförmigen
Teil 15. Das zylindrische Führungselement 17 ist
mit zwei diametral gegenüberliegenden,
sich axial erstreckenden vertieften Teilen 18, 19 versehen.
Vertiefungen 20, 21 und Stufen 22, 23,
die sich in der axialen Richtung von dem scheibenförmigen Teil 15 gesehen
parallel zum Umfang des scheibenförmigen Teils 15 erstrecken,
sind in den vertieften Teilen 18, 19 gebildet.
Geneigte Seiten 24, 25 befinden sich zwischen
den sich radial erstreckenden Stufen 22, 23 und
dem Führungselement 17,
wobei die Mittelachsen der geneigten Seiten 24, 25 einen
Winkel von ungefähr
45° mit den
Stufen 22, 23 einschließen. Die Vertiefungen 20, 21 sind
jede in radialer Richtung von einer Seite 26, 27 der
vertieften Teile 18, 19 und einer sich axial erstreckenden
Stufe 28, 29 eingeschlossen. Zwischen den beiden
sich axial erstreckenden vertieften Teilen 18, 19 sind
zwei diametral gegenüberliegende, schräge Flächen 30, 31 angeordnet,
die sich in einem Winkel α von
dem scheibenförmigen
Teil 15 erstrecken. Die schrägen Flächen 30, 31 gehen
in Flächen 32, 33 über, die
sich parallel zu dem scheibenförmigen
Teil 15 erstrecken. Die Flächen 30, 31, 32, 33 und
das Führungselement 17 begrenzen
Hohlräume 34, 35,
die sich parallel zum Umfang des scheibenförmigen Teils 15 erstrecken.
In der radialen Richtung sind die Hohlräume 34, 35 durch
sich axial erstreckende Flächen 36, 37 des
Führungs elements 17 auf der
einen Seite begrenzt, während
die Hohlräume 34, 35 mit
den vertieften Teilen 18, 19 auf der anderen Seite
in Verbindung stehen.
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Die
Verbindung der Innenhülse 3 mit
der Außenhülse 2 der
Mutter 1 nach der Erfindung wird nun besprochen, unter
Bezugnahme auf die 1 bis 4, wie sie
oben besprochen wurden, und die 5a und 5b.
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5a ist
eine perspektivische, geschnittene Ansicht der Außenhülse 2,
in der die beiden Federelemente 6, 7 und die beiden
Vorsprünge 8, 9 sich auf
der Innenseite des sechseckigen Teils 5 befinden, anstatt
auf der Innenseite des zylindrischen Teils 4.
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Um
die Außenhülse 2 mit
der Innenhülse 3 zu
verbinden, werden die Federelemente 6, 7 mit den Stufen 22, 23 in
den vertieften Teilen 18, 19 des Führungselements 17 ausgerichtet.
Nach der Ausrichtung wird die Außenhülse 2 in eine durch
den Pfeil P1 angezeigte Richtung auf die Innenhülse 3 zu bewegt (bei
I in der 5b angezeigt). Die geneigten
Seiten 24, 26 der Stufen 22, 23 bewirken,
dass die Federelemente 6, 7 sich gegen die Federkraft
zur Innenseite des sechseckigen Teils 5 hin bewegen, was
zur Folge hat, dass die Federelemente die Stufen 22, 23 passieren
können
(angezeigt bei II in der 5b). Sobald
die Federelemente 6, 7 die Stufen 22, 23 passiert
haben, sind sie in den Vertiefungen 20, 21 angeordnet
(angezeigt bei III in der 5b). In
dieser Situation ist die Außenhülse 2 mit
der Innenhülse 3 in der
ersten, abgedichteten Stellung der Mutter 1 verbunden (siehe 1).
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In
der ersten abgedichteten Stellung ist die Außenhülse 2 gegen Bewegung
in der dem Pfeil P1 entgegengesetzten Richtung gesperrt, da Bewegung der
Federelemente 6, 7 in dieser Richtung durch die Stufen 22, 23 aufgehalten
wird.
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In
der ersten Stellung kann die Mutter 1 in eine durch den
Pfeil P2 (5a) angezeigten Drehrichtung
zum Beispiel auf ein Schraubgewinde eines Bolzens (nicht gezeigt)
gedreht werden. Drehung der Mutter 1 bewegt die Seiten 41, 42 der
Vor sprünge 8, 9 zum
Anstoß an
die Oberflächen 26, 27 des
Führungselements 17.
Wegen des Anstoßes
der Seiten 26, 27 und der Seiten 41, 42 kann
eine Kraftübertragung
zwischen der Außenhülse 2 und
der Innenhülse 3 stattfinden.
Die Kraftübertragung
zwischen der Außenhülse 2 und
der Innenhülse 3 macht
es möglich, die
Mutter 1 auf ein Schraubengewinde eines Bolzens oder eines
Stiftes zu schrauben, indem man die Mutter 1 in die durch
den Pfeil P2 angezeigte Richtung dreht.
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Die
Drehung der Außenhülse 3 relativ
zu der Innenhülse 2 in
der dem Pfeil P2 entgegengesetzten Richtung, die durch den Pfeil
P3 angezeigt wird, wird nun unter Bezugnahme auf die wie oben besprochenen
Figuren in Verbindung mit den 6a, 6b, 6c, 6d, 7 und
den 8a, 8b besprochen werden.
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Wenn
die in den Vertiefungen 20, 21 angeordneten Federelemente 6, 7 mit
genügender
Kraft in die durch den Pfeil P3 angezeigte Richtung gedreht werden,
werden die Federelemente 6, 7 auf die Führungsflächen 45 der
Stufen 28, 29 zu bewegt werden. Über die
Führungsflächen 45 werden
die Federelemente 6, 7 gegen Federkraft auf die
Innenseite des sechseckigen Teils 5 hin bewegt (angezeigt
durch den Pfeil P4 in 8a), was es den Federelementen möglich macht,
die Stufen 28, 29 zu passieren.
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Die
schrägen
Flächen 30, 31 sind
in der durch den Pfeil P2 angezeigten Drehrichtung gesehen hinter
den Stufen 28, 29 angeordnet. Die schrägen Flächen 30, 31 erstrecken
sich quer zu den Stufen 28, 29.
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Wenn
sie die Stufen 28, 29 passieren, bewegen sich
die Federelemente 6, 7 in radialer Richtung entlang
des scheibenförmigen
Teils 15 der Innenhülse 20 ( 7a). Sobald die Federelemente 6, 7 die Stufen 28, 29 passiert
haben, bewegen sich die Federelemente 6, 7 nicht
nur in radialer Richtung, sondern auch in axialer Richtung (6b und 6c) über die
schräge
Fläche 32, 33.
Die Federelemente 6, 7 werden in die zweite Stellung
(6d und 8b) über die
schrägen
Flächen 30, 31 bewegt. Die
zweite Stellung wurde erreicht, sobald die Federelemente 6, 7 unter
dem Einfluss einer Federkraft, wie sie durch den Pfeil P5 in der 8b angezeigt ist,
eine Stellung hinter den Stufen 28, 29 einnehmen (in
der Drehrichtung, wie sie durch den Pfeil P2 angezeigt wird, gesehen),
so dass Drehung in der durch den Pfeil P2 (8b) angezeigten
Richtung nicht möglich
ist.
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Die
Bewegung der Federelemente 6, 7 über die
schrägen
Flächen 30, 31 hat
bewirkt, dass sie Außenhülse 2 sich
in der axialen Richtung relativ zur Innenhülse 3 bewegt (4).
Diese axiale Bewegung kann visuell detektiert werden.
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Ferner
kann die Außenhülse 2 um
einen vorbestimmten Winkel in Bezug zu der Innenhülse 3 in der
zweiten Stellung gedreht werden, da die Beabstandung zwischen den
Stufen 28, 29 und den Seiten 36, 37 des
Führungselements 17 größer ist
als die Länge
der Federelemente 6, 7. Die Bewegung um den vorbestimmten
Winkel kann durch taktile Mittel wahrgenommen werden.
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Die
Mutter 1 kann zum Beispiel von dem Schraubgewinde eines
Bolzens in der zweiten Stellung (4) abgeschraubt
werden, dadurch, dass Drehung der Außenhülse 2 in der durch
den Pfeil P3 angezeigten Richtung bewirkt, dass die Flächen 50, 51 der
Federelemente 6, 7 sich zum Anstoß mit den Flächen 36, 37 bewegen.
Wegen des Anstoßes
der Seiten 50, 51 und der Seiten 36, 37 kann
eine Kraftübertragung
zwischen der Außenhülse 2 und
der Innenhülse 3 stattfinden.
Die Kraftübertragung
zwischen der Außenhülse 2 und
der Innenhülse 3 macht es
möglich,
die Mutter 1 von einem Schraubengewinde eines Bolzens abzuschrauben,
indem man die Mutter 1 in die dem Pfeil P2 entgegengesetzte
Richtung dreht.
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Bevorzugt
weist das Federelement 6, 7 einen abgeschnittenen
Eckpunkt 52 auf (6a–6d), so
dass das Federelement 6, 7 leichter über die schräge Fläche 30, 31 bewegt
werden kann.
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Die
Steigung der Führungsflächen 45 (siehe 8a und 8b)
in Verbindung mit der Federkonstante des Federelements 6, 7 bestimmt
im Wesentlichen die Schwellenkraft, die zum Ermöglichen der Bewegung von der
ersten Stellung (in 4) in die zweite Stellung (in 5) erforderlich ist. Die Schwellenkraft
kann bestimmt werden, indem man die Steigung und/oder die Federkonstante
verändert.
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Die
Ausführungsformen,
wie sie hier gezeigt werden, basieren auf einem rechtsgängigen Innenschraubgewinde.
Es ist jedoch ebenso möglich,
ein linksgängiges
Innenschraubgewinde zu verwenden, wobei in dem Fall ein spiegelbildlicher
Aufbau der Innenhülse
und der Stellung der Federelemente 6, 7 und der
Vorsprünge 8, 9 verwendet
werden wird.
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Es
ist ebenfalls möglich,
ein anderes Verbindungselement als die Mutter, die in den Figuren
gezeigt wird, wie etwa einen Bolzen, eine Schraube oder eine Hohlkopfschraube,
mit den Merkmalen des Verbindungselementes nach der Erfindung zu
konfigurieren.
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Es
ist möglich,
das Verbindungselement mit einer Identifikationsnummer und/oder
mit einem selbstsichernden Schraubengewinde zu versehen.