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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Dämpfung einer Schwingungsübertragung
mit zumindest einem Dämpfungselement,
welches zwischen einem Elektromotor, welcher ein erstes Gehäuse oder
ein als Gehäuse
wirkendes Polrohr aufweist, welches an den axialen Enden zwei Lagerschilde
aufweist, in denen jeweils ein Wellenlager angeordnet ist, in welchen
eine Antriebswelle des Elektromotors drehbar gelagert ist, und einem
mehrteiligen zweiten Gehäuse,
welches das erste Gehäuse im
wesentlichen umgibt, angeordnet ist, wobei das Dämpfungselement als Elastomerring
ausgeführt
ist.
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Eine
derartige Anordnung zur Schwingungsdämpfung für einen Elektromotor wird in
der
DE 42 07 049 zur
Verwendung für
eine elektrisch angetriebene Luftpumpe offenbart. Die Pumpe besteht
aus einem Elektromotor mit einem ersten Gehäuse sowie einer Seitenkanalpumpe,
welche wiederum ein zweites Gehäuse
aufweist, daß den
Elektromotor im wesentlichen umgibt. Auf einer Antriebswelle des
Elektromotors sind dabei die Laufräder der Pumpe angeordnet. An
den jeweiligen axialen Enden des Elektromotors befinden sich topfförmige Ausstülpungen,
in denen die Wellenlager angeordnet sind. Diese Ausstülpungen
werden jeweils von einem Elastomerring umgeben, welcher wiederum
von Aufnahmen des Pumpengehäuses
umfaßt
wird. Hierdurch soll ein hochfrequentes Laufgeräusch des Motors nicht weiter
auf das Pumpengehäuse
beziehungsweise auf Einrichtungen, an der die Pumpe angeschlossen
ist, übertragen
werden. Dies hat zur Folge, daß die
von einem Fahrgast eines Kraftfahrzeugs wahrgenommenen Fahrgeräusche bei
Verwendung in einem Verbrennungsmotor erheblich herab gesetzt werden.
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Nachteilhaft
an einer solchen Vorrichtung ist es jedoch, daß durch die Gummielemente die Schwingungen
des Elektromotors lediglich in einem sehr schmalen Frequenzbereich
gedämpft
beziehungsweise gefiltert werden.
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Daher
ist es Aufgabe der Erfindung eine Aufnahmevorrichtung zur Schwingungsdämpfung für einen
Elektromotor zur Verfügung
zu stellen, bei dem die auf ein äußeres Gehäuse übertragenen
Schwingungen und Geräusche
in einem möglichst
breiten Frequenzbereich gedämpft
werden.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß der zumindest
eine Elastomerring mehrteilig ausgeführt ist, wobei die einzelnen
Teile des zumindest einen Elastomerrings einen voneinander abweichenden Härtegrad
aufweisen. Durch diese unterschiedlichen Härtegrade beziehungsweise Elastizitäten der
einzelnen Bestandteile des Elastomerrings weisen diese eine unterschiedlich
starke Filterwirkung für
die Schwingungen in unterschiedlichen Frequenzbereichen auf, so
daß es
hierdurch möglich
wird, bei entsprechender Anordnung der einzelnen Ringteile eine Übertragung
von Schwingungen auf das äußere Gehäuse in beinahe
allen beliebigen Frequenzbereichen zu unterdrücken.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist an beiden axialen Enden des Elektromotors jeweils ein mehrteiliger
Elastomerring zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse angeordnet.
Auf diese Weise können
die Elastomerringe bei gleichbleibender Schwingungsdämpfung kleiner
und somit kostengünstiger
gebaut werden.
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Vorteilhafterweise
sind die mehrteiligen Elastomerringe jeweils zwischen den Lagerschilden
des Elektromotors und Aufnahmen, welche im zweiten Gehäuse ausgebildet
sind, angeordnet. Hierdurch wird die Montage des Elektromotors im
zweiten Gehäuse
vereinfacht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weisen die Lagerschilde jeweils eine sich in Motorachsrichtung erstreckende
topfförmige
Ausstülpung
auf, in welcher jeweils eines der Wellenlager angeordnet ist, und
die Aufnahmen des zweiten Gehäuses
umschliessen die topfförmigen
Ausstülpungen
im wesentlichen mittels eines ringförmigen Vorsprungs in radialer
Richtung beabstandet voneinander, so daß die mehrteiligen Elastomerringe
derart zwischen den Ausstülpungen
und den Aufnahmen angeordnet sind, daß sich die Elastomerringe zumindest
teilweise nach radial und axial innen gegen die Lagerschilde und
nach axial und radial außen
zumindest teilweise gegen Innenwände
der Aufnahmen des zweiten Gehäuses
abstützen.
Auf diese Weise wird eine exakte Positionierung des Motors sowie
der auf den Ausstülpungen
angeordneten Elastomerringe im zweiten Gehäuse erreicht und die Schwingungsentkopplung
durchgeführt.
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In
einer weiterführenden
Ausführung
ist die am von einem anzutreibenden Bauteil abgewandte Aufnahme
des zweiten Gehäuses
an einer Stützscheibe
ausgebildet und die zum anzutreibenden Bauteil weisende Aufnahme
an einer Zwischenplatte eines Hauptgehäuseteils des zweiten Gehäuses ausgebildet.
Somit kann der Motor bei der Montage von der zum anzutreibenden
Bauteil abgewandten Seite in das zweite Gehäuse unter Zwischenlage der
mehrteiligen Elastomerringes eingesteckt werden und anschließend durch
Einfügen
der Stützscheibe
endgültig
im Motor fixiert werde. Zusätzliche
Befestigungen des Motors im zweiten Gehäuse sind bei einer derartigen
Ausführung
nicht notwendig.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Elastomerring zweiteilig ausgeführt, wobei der Härtegrad
des ersten Teil des Elastomerringes kleiner ist als der des zweiten
Teils. Vorzugsweise weist das erste Teil des Elastomerringes eine
Shore Härte A
von 20–40
und das zweite Teil eine Shore Härte
A von 70–100
auf. Eine solche zweiteilige Ausführungsform ist einfach und
kostengünstig
herstellbar und ermöglicht
eine Schwingungsdämpfung
beziehungsweise eine Entkopplung vom zweiten Gehäuse über beinahe den gesamten zu
filternden Frequenzbereich, der durch die Drehung des Rotors des
Motors emittiert wird.
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In
einer weiterführenden
Ausführungsform weist
das erste Teil des zweiteiligen Elastomerringes einen ringförmigen Bereich
auf, an den sich am zum Elektromotor weisenden Ende ein flanschförmiger Bereich
anschließt
und das zweite Teil des Elastomerringes ist ebenfalls im wesentlichen
ringförmig ausgebildet,
wobei der Innendurchmesser des zweiten Teils im wesentlichen dem
Außendurchmesser des
ringförmigen
Bereichs des ersten Teils entspricht, so dass das zweite Teil des
Elastomerringes den ringförmigen
Bereich des ersten Teils im wesentlichen umgibt und seine zum Elektromotor
weisende axiale Oberfläche
gegen den flanschförmigen
Bereich des ersten Teils anliegt. Auf diese Weise entsteht eine
Schwingungsentkopp lung in radialer und axialer Richtung bei der
jeweils beide Teile des Elastomerringes Schwingungen filternd wirksam
werden.
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In
einer dazu weiterführenden
Ausführungsform
weist der Außendurchmesser
des flanschförmigen
Bereichs des ersten Teils des Elastomerringes im wesentlichen den
gleichen Außendurchmesser wie
das zweite Teil des Elastomerringes auf und der ringförmige, den
Elastomerring umschließende
Vorsprung der Aufnahme der Zwischenplatte weist in Richtung des
Elektromotors, wobei das axiale Ende des Vorsprungs vom Lagerschild
beabstandet ist. Somit ist eine schwingungsdämpfende Befestigung Motors
wie oben beschrieben in einem Gehäuse, welches zum anzutreibenden
Bauteil hin geschlossen ist, möglich
und gleichzeitig wird durch den Abstand zwischen den Enden des Vorsprungs
der Aufnahme des Gehäuses
und dem Lagerschild eine Berührung
zwischen Motorgehäuse
und zweitem Gehäuse
vermieden, so dass eine axiale Schwingung über den Elastomerring aufgenommen
werden kann.
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Vorteilhafterweise
weist der Außendurchmesser
des flanschförmigen
Bereichs des ersten Teils des Elastomerringes einen größeren Außendurchmesser
als das zweite Teil des Elastomerringes auf, so dass der flanschförmige Bereich
eine zum zweiten Teil freie Flanschfläche aufweist, an der Nasen
ausgebildet sind, die sich in beide Axialrichtungen erstrecken und
der ringförmige,
den Elastomerring umschließende
Vorsprung der Stützscheibe weist
in zum Elektromotor abgewandter Richtung, wobei die zum Elektromotor
gewandte axiale Oberfläche
der Stützscheibe
gegen diejenigen vom Elektromotor abgewandten Nasen anliegt. In
Achsrichtung wirkt somit der erste Teil des Elastomerringes zwischen
Aufnahme und Lagerschild. Unter Beibehaltung der Schwingungsdämpfung,
welche hier insbesondere durch die vorhandenen Nasen noch einmal
verstärkt
wird, bleibt so eine Erreichbarkeit der Motorrückseite im zusammengebauten
Zustand erhalten.
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In
einer dazu weiterführenden
Ausführungsform
weist der vom anzutreibenden Bauteil entfernte Elastomerring in
radialer Richtung Aussparungen auf, durch die die elektrischen Anschlußkontakte
des Elektromotors führbar
sind und das zweite Teil des Elastomerringes weist eine geformte
radiale Umfangsfläche
auf, welche mit einer geformten Innenfläche des Vorsprungs der Aufnahme
korrespondiert. Somit wird insbesondere eine gute Erreichbarkeit
der elektrischen Anschlußkontakte
und durch die korrespondierend ausgebildeten Flächen in Umfangsrichtung eine
Lagefixierung des Elastomerringes zum Stützring verwirklicht.
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Derartige
Ausführungen
sind einfach zu montieren und herzustellen und bewirken gleichzeitig eine
Schwingungsdämpfung
der vom Motorgehäuse emittierten
Schwingungen zum außen
liegenden zweiten Gehäuse über einen
breiten Frequenzbereich. Zusätzlich
wird durch eine entsprechende Auslegung der Einzelteile des Elastomerringes
eine Möglichkeit
geschaffen, gerade die am häufigsten und
stärksten
vorkommenden Frequenzbereiche zu filtern und somit eine Übertragung
auf umgebende Gehäuseteile
zu verhindern. Somit werden die von einem Fahrgast in einem Kraftfahrzeug
wahrgenommenen Geräusche
verringert.
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Ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Anordnung
zur Dämpfung
einer Schwingungsübertragung
mit zwei unterschiedlich ausgebildeten Dämpfungselementen ist in den
Zeichnungen dargestellt und wird anhand einer als Verwendungsbeispiel
dienenden Pumpe nachfolgend beschrieben.
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer Pumpe mit einer erfindungsgemäßen Anordnung
zur Dämpfung
einer Schwingungsübertragung
in geschnittener Darstellung.
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2 zeigt
eine erste Ausführung
eines Elastomerringes einer erfindungsgemäßen Anordnung in dreidimensionaler
perspektivischer Darstellung.
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3 zeigt
eine zweite Ausführung
eines Elastomerringes einer erfindungsgemäßen Anordnung in perspektivischer
dreidimensionaler Ansicht.
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Die 2 und 3 zeigen
dabei jeweils links ein erstes Teil eines Elastomerringes, in der
Mitte jeweils zugehörige
zweite Teile und jeweils rechts beide Teile im zusammengesetzten
Zustand.
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Die
in 1 dargestellte Pumpe besteht aus einer Pumpvorrichtung 1 und
einer Antriebsvorrichtung 2, welche zum Antrieb der Pumpvorrichtung 1 dient
und mit dieser verbunden ist. Die Pumpvorrichtung 1 besteht
aus zwei hintereinander geschal teten Laufrädern 3, 4 sowie
einem zwischen den Laufrädern 3, 4 befindlichen
Leitrad 5. Die Laufräder 3, 4 sind
auf einer Antriebswelle 6 angeordnet, welche von einem
Elektromotor 7 in Drehung versetzt wird und mit dem Elektromotor 7 die
Antriebsvorrichtung 2 bildet. Der Elektromotor 7 ist
von einem als Polrohr wirkenden ersten Gehäuse 8 umgeben und
ist ebenso wie die Laufräder 3, 4 und
das Leitrad 5 in einem mehrteiligen zweiten Gehäuse 9 angeordnet.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
besteht das außen
liegende zweite Gehäuse 9 aus
insgesamt vier Teilen. Ein Hauptgehäuseteil 10 weist einen
Abschnitt der ein Spiralgehäuse 11 bildet,
eine Zwischenplatte 12, die einen Motorraum 13 von
einem Pumpraum 14 trennt, sowie einen hohlzylindrischen
Abschnitt 15 auf, der den Elektromotor 7 sowie das
Polrohr 8 des Elektromotors 7 radial umgibt. Zusätzlich besteht
das zweite Gehäuse 9 aus
einem die Pumpvorrichtung verschließenden Deckel 16 sowie einen
den Motorraum 13 verschließenden Deckel 17 der
am gegenüberliegenden
axialen Ende der Pumpe angeordnet ist. Das Gehäuse 9 wird durch eine
im wesentlichen flanschförmige
Stützscheibe 18 komplettiert,
welche vom offenen Ende des holzylindrischen Abschnitts 15 in
das Hauptgehäuseteil 10 eingesetzt
wird und welches diesseitig zur Befestigung und Aufnahme des Elektromotors 7 dient.
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Wie
bereits beschrieben wird der Elektromotor 7 in radialer
Richtung durch das Polrohr 8 begrenzt. In axialer Richtung
erfolgt die Begrenzung des Motors 7 durch an den beiden
axialen Motorenden angeordnete Lagerschilde 19, 20,
welche mit dem Polrohr 8 verbunden sind. Die Lagerschilde 19 und 20 weisen
jeweils topfförmige
Ausstülpungen 21, 22 auf,
in denen Wellenlager 23, 24 angeordnet sind, welche
als Gleit- oder Kugellager ausgeführt sein können und zur drehbaren Aufnahme
der Antriebswelle 6 dienen.
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Die
Befestigung des Elektromotors 7 im Gehäuse 9 erfolgt an der
zur Pumpvorrichtung 1 gewandten Seite, indem die topfförmige Ausstülpung 21 in
eine Aufnahme 25 geschoben wird, welche an der Zwischenplatte 12 ausgebildet
ist. Die Aufnahme 25 wird gebildet durch einen ringförmigen Vorsprung 26 auf,
welcher die topfförmige
Ausstülpung 21 unter Zwischenlage
eines als Dämpfungselement
dienenden Elastomerringes 27 umgibt. Somit stützt sich
der Elastomerring 27 in axialer Richtung zu seiner ersten Seite
gegen die Zwischenplatte 12 ab und zu seiner zum Motor
ge richteten Seite gegen das Lagerschild 19. In radialer
Richtung stützt
er sich zur Motorachse hin gegen die topfförmige Ausstülpung 21 ab und in entgegengesetzter
Richtung gegen eine Innenwand des ringförmigen Vorsprungs 26.
Es ist jedoch darauf zu achten, daß die axiale Ausdehnung des
Vorsprungs 26 kleiner ist als die axiale Ausdehnung des Elastomerringes 27,
so daß keine
Berührung
des zweiten Gehäuses 9 und
des Lagerschildes 19 statt finden kann, wodurch auch bei
einer vorliegenden Schwingung in Achsrichtung eine vollständige Entkopplung
zwischen beiden Gehäuseteilen 8,9 gewährleistet
wird.
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In 2 ist
der Elastomerring 27 abgebildet. Er ist zweiteilig aufgebaut,
wobei ein erster Teil 28 einen ringförmigen Bereich 29 sowie
einen sich daran anschließenden
flanschförmigen
Bereich 30 aufweist. Der zweite ebenfalls im wesentlichen
ringförmig
ausgebildete Teil 31 des Elastomerrings 27 umgibt
den ringförmigen
Bereich 29 des ersten Teils 28 und stützt sich
mit seiner zum flanschförmigen
Bereich 30 gerichteten Oberfläche gegen diesen ab. Der innere
Durchmesser des zweiten Teils 31 entspricht im wesentlichen
dem äußeren Durchmesser des
ringförmigen
Bereiches 29. Außerdem
ist der Außendurchmesser
des flanschförmigen
Bereichs 30 im wesentlichen genauso groß wie der Außendurchmesser
des zweiten Teils 31. Die Außenfläche dieses Elastomerringes 27 ist
im zusammen gesetzten Zustand jedoch nicht kreisförmig, sondern
entspricht im wesentlichen einem Viereck mit stark abgerundeten Ecken,
so daß bei
einer Anordnung in einer entsprechend geformten Aufnahme 25 ein
Verdrehen des Elastomerringes 27 ausgeschlossen ist.
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An
der zur Pumpvorrichtung 1 entgegengesetzten Seite des Elektromotors 7 ist
der Elektromotor 7, wie in 1 dargestellt,
in einer Aufnahme 32 gelagert, welche an der Stützscheibe 18 ausgebildet ist.
Dazu ist die Stützscheibe 18 fest
mit dem Gehäuse 9 verbunden.
Um die topfförmige
Ausstülpung 22 des
Lagerschildes 20 ist wiederum ein Elastomerring 33 angeordnet,
welcher axial gegen das Lagerschild 20 anliegt und nach
radial innen gegen die topfförmige
Ausstülpung 22 anliegt.
Der Elastomerring 33 wiederum wird radial von einem ringförmigen Vorsprung 34,
welcher am inneren Rand der flanschförmigen Stützscheibe 18 ausgebildet
ist, umgeben, wobei dieser Vorsprung 34 an diesem Ende
des Elektromotors 7 vom Motor 7 weg weist.
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Der
in 3 einzeln dargestellte Elastomerring 33 ist
ebenfalls zweiteilig ausgebildet, wobei ein erster Teil 35 auch
hier einen ringförmigen
Bereich 36 sowie einen sich daran anschließenden flanschförmigen Bereich 37 aufweist.
Der zweite, ebenfalls im wesentlichen ringförmig ausgebildete Teil 38 des
Elastomerrings 33 umgibt den ringförmigen Bereich 36 des ersten
Teils 35 und stützt
sich mit seiner zum flanschförmigen
Bereich 37 gerichteten Oberfläche gegen diesen ab. Der innere
Durchmesser des zweiten Teils 38 entspricht wieder im wesentlichen
dem äußeren Durchmesser
des ringförmigen
Bereiches 36. Allerdings weist der flanschförmige Bereich 37 des
ersten Teils 35 des Elastomerringes 33 einen deutlich
größeren Außendurchmesser
auf als der der zweite Teil 38. Diese nun radial überstehende
freie Flanschfläche 39 des
Flanschbereichs 37 ist, wie in 1 zu erkennen,
zwischen Lagerschild 20 und Stützscheibe 18 angeordnet.
Wie aus 3 ersichtlich, sind an dieser
von der Stützscheibe 18 und
dem Lagerschild 20 eingeklemmten freien Flanschfläche 39 des flanschförmigen Bereichs 37 Nasen 40 ausgebildet, welche
sich in beide axialen Richtungen erstrecken, so daß diese
Nasen 40 im zusammengebauten Zustand an einer Seite gegen
die Stützscheibe 18 und an
der anderen Seite gegen das Lagerschild 19 gedrückt werden.
Des weiteren wird deutlich, daß der Flanschbereich 37 des
Ringes 33 ebenso wie der zweite Teil 38 des Elastomerringes 33 Aussparungen 41 aufweist,
durch die Kontaktfahnen 42 des Elektromotors 7 nach
außen
geführt
sind. Zusätzlich
weist der zweite Teil 38 des Elastomerringes 33 eine
geformte radiale Umfangsfläche 43 auf,
welche mit entsprechenden in der Zeichnung nicht dargestellten Ausformungen
der inneren Oberfläche
der Aufnahme 32 korrespondieren, so daß auch hier eine drehfeste Lage
des Elastomerringes 33 gewährleistet ist.
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Für beide
Elastomerringe 27, 33 gilt, dass der jeweils erste
Teil 28, 35 des Elastomerringes 27, 33 weicher
ist als der des zweiten Teils 31, 38. Durch Versuche
wurden bevorzugte Shore Härten
A von 20–40
für die
ersten Teile 28,35 und von 70–100 für die zweiten Teile 31,38 ermittelt,
bei deren Kombination sich eine besonders wirksame Schallminderung über einen
weiten Frequenzbereich herausstellte.
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Es
wird deutlich, daß bei
Drehung der Welle 6 und entstehenden Schwingungen des Motorgehäuses 8 beziehungsweise
der Lagerschilde 19, 20 diese Schwingungen nur
stark gedämpft
durch die Elastomerringe 27, 33 auf das äußere Gehäuse 9 übertra gen
werden. Weitere Berührungspunkte
zwischen den beiden Gehäusen 8, 9 existieren
nicht. Durch die in 1 dargestellte Anordnung können somit
auftretende Schwingungen in allen drei Achsrichtungen zuverlässig gedämpft werden,
wobei gleichzeitig durch die unterschiedlich gewählten Härtegrade der beiden Teile der
Elastomerringe eine Dämpfung über einen
breiten Frequenzbereich möglich
wird. Entsprechend ist eine deutlich verminderte Geräuschemission
die Folge, da auch weiterführende Übertragungen
von Schwingungen auf andere Bauteile, an denen die Pumpe befestigt
ist, nur gedämpft
weiter gegeben werden. Dies vermindert die Geräuschbelastung beispielsweise
für einen
Fahrgast in einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs, in dem eine
erfindungsgemäße Anordnung
benutzt wird.
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Es
sollte außerdem
deutlich sein, daß sich die
Möglichkeiten
zur Dämpfung
einer Schwingungsübertragung
durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
nicht auf das Ausführungsbeispiel
beschränken. Neben
einer Verwendung für
verschiedenartig aufgebaute Pumpvorrichtungen sind derartige Dämpfungsanordnungen
für jegliche
andere Anwendungen mit elektromotorischem Antrieb geeignet. Als
Beispiel seien hier Stellvorrichtungen für Klappen genannt.
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Des
weiteren sind sicherlich Modifikationen mit mehr als zweiteiligen
Elastomerringen beziehungsweise einer anderen Anordnung der Elastomerringe
am Motor beziehungsweise im außen
liegenden Gehäuse
denkbar.