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Die
Erfindung betrifft eine Schwingungsentkopplungsvorrichtung für einen
Hydraulikkreislauf und betrifft insbesondere eine Schwingungsentkopplungsvorrichtung
für einen
Hydraulikkreislauf, die in einem landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug
verwendet wird.
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Aus
dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge, insbesondere landwirtschaftliche
Nutzfahrzeuge, z. B. Ackerschlepper, bekannt, bei welchen Arbeitsgeräte, beispielsweise
Holzspalter, Heuwender oder Pflüge,
hydraulisch betrieben, geführt
oder gesteuert werden. Hierfür
ist in dem Fahrzeug ein Hydraulikkreislauf vorgesehen, in dem durch
eine Hydraulikpumpe Hydraulikfluid unter Hochdruck zu einem Verbraucher,
beispielsweise einem Ventilblock geleitet wird. Bei der Hydraulikpumpe
handelt es sich häufig
um eine Kolbenpumpe, die im Betrieb mechanische Schwingungen erzeugt.
Werden die mechanischen Schwingungen von der Pumpe auf den Verbraucher
oder auf das Fahrzeug übertragen,
erhöht sich
Verschleiß und
Wartungs aufwand. Ferner erhöhen
sich Geräuschemissionen
und verringert sich der Komfort.
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In
der Vergangenheit wurden zwischen der Hydraulikpumpe und dem Ventilblock
Rohrleitungen verbaut. Hierdurch wurde eine Entkopplung der mechanischen
Schwingungen zwischen Pumpe und Verbraucher oder Fahrzeug nicht
ermöglicht,
was die oben genannten Nachteile nach sich zog.
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Des
Weiteren werden im Stand der Technik zwischen der Hydraulikpumpe
und dem Ventilblock Schlauchleitungen verbaut. Dies führt zwar
zu einer Schwingungsentkopplung zwischen Hydraulikpumpe und Ventilblock
oder Fahrzeug und unterbindet die Geräuschentwicklung. Diese Maßnahme erfordert aber
wegen großer
Biegeradien der Schläuche
einen großen
Einbauraum, verursacht durch die Verwendung teurerer Bauteile hohe
Kosten und ist wegen der geringeren Verschleißfestigkeit der Schläuche gegenüber Rohren
nur von eingeschränkter
Zuverlässigkeit.
Darüber
hinaus wird durch die Druckänderungen
im Schlauch dessen Verformung bewirkt. Dies resultiert in Kräften, die
direkt auf die Anschlüsse
und angeschlossenen Bauelemente, wie die Hydraulikpumpe wirken,
was die Anforderungen an diese erhöht.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile
zu beseitigen und insbesondere eine Schwingungsentkopplungsvorrichtung
bereitzustellen, die die Schwingungs- und Geräuschentwicklung unterdrückt, geringe
Kosten bei Einbau und Wartung verursacht und einen geringen Verschleiß und hohe
Zuverlässigkeit
aufweist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch
1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird eine
Schwingungsentkopplungsvorrichtung bereitgestellt, aufweisend ein
Fluidführungselement,
das daran angepaßt
ist, mit einem Ende an einem Hochdruckauslaß einer hydraulischen Pumpe
angeschlossen zu werden und ein von dort ausgestoßenes Fluid
zu führen,
ein Fixelement, das dazu geeignet ist, mechanischen Schwingungen
zu widerstehen und daran angepaßt ist,
mit einem anderen Ende des Fluidführungselements flexibel so
verbunden zu werden, dass das Fluid zu einem hydraulischen Verbraucher
geführt werden
kann, ein Abstützelement,
das mit dem Fixelement und dem Fluidführungselement beweglich verbunden
ist und so wirkt, dass eine Kraft auf das Fluidführungselement in einer Richtung
ausgeübt wird,
dass das andere Ende des Fluidführungselements
und das Fixelement sicher miteinander verbunden bleiben.
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Wird
das Fluidführungselement
als Rohr ausgebildet, ist durch die Verwendung von herkömmlichen
Bauteilen eine weitere Reduktion der Kosten möglich und ein geringerer Verschleiß gegeben.
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Weist
das Fluidführungselement
einen Zuleitungsteil, einen Verbindungsteil und einen Ableitungsteil
auf, sind Zuleitungsteil und Ableitungsteil rohrförmig ausgebildet,
und ist der Verbindungsteil so ausgestaltet, dass er Zuleitungsteil,
Ableitungsteil und Abstützelement
so verbindet, dass das Fluid von dem Zuleitungsteil zu dem Ableitungsteil
geführt
werden kann und mindestens einer aus Zuleitungsteil, Ableitungsteil
und Abstützelement
flexibel mit dem Verbindungsteil verbunden ist, so wird durch die
hierdurch erreichte flexible Gestaltung des Fluidführungselements
die Entkopplung der mechanischen Schwingungen zwischen der Hydraulikpumpe
und dem Verbraucher weiter verbessert.
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Ist
das Abstützelement
rohrförmig
aufgebaut und der Verbindungsteil so ausgestaltet, dass Ableitungsteil
und Abstütz element
auslenkbar damit verbindbar sind und gemeinsam ein Rohrelement bilden,
so ist das System hydraulisch druckausgeglichen. Das heißt, es treten
keine äußeren Kräfte auf, die
einen Versatz des Fluidführungselements
oder der hydraulischen Pumpe bewirken.
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Sind
das Fluidführungselement
und das Fixelement so ausgestaltet, dass das Fixelement ein erstes
Durchgangsloch aufweist, das andere Ende des Fluidführungselements
mit dem ersten Durchgangsloch in der Art fluiddicht verbindbar ist,
dass ein Versatz in axialer Richtung bezüglich des ersten Durchgangslochs
und eine Auslenkung des Fluidführungselements
oder eines Teils davon um bis zu 5° möglich ist, ist die Verwendung
einfacher Bauteile und eine einfache Montage möglich.
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Sind
das Abstützelement
und das Fixelement so ausgestaltet, dass das Fixelement ein zweites
Durchgangsloch aufweist, und dass das Abstützelement mit dem zweiten Durchgangsloch
in fluiddichter Art verbindbar ist, so dass ein Versatz in axialer
Richtung bezüglich
des ersten Durchgangslochs und eine Auslenkung des Abstützelements
davon um bis zu 5° möglich ist,
kann die Montage weiter vereinfacht werden und darüber hinaus
ein zweiter Verbraucher an dem Hydraulikkreislauf angeschlossen werden.
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben.
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1 zeigt
eine perspektivische Schrägansicht
einer hydraulischen Pumpe mit einem Fluidführungselement und einem Abstützelement;
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2 zeigt
eine Frontansicht eines zu einem Getriebeverbund gehörenden Gehäuses eines
landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges;
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3 zeigt
eine teilgeschnittene Ansicht des zu einem Getriebeverbund gehörenden Gehäuses aus 2;
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4A zeigt
eine Schnittansicht eines Verbindungselements;
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4B zeigt
einen Ausschnitt aus 4A;
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5 zeigt
eine Schnittansicht eines anderen Endes des Fluidführungselements;
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6 zeigt
eine Schnittansicht eines Abstützelements;
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7 zeigt
eine Schnittansicht eines Verbindungselements und des Abstützelements.
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1 zeigt
eine Hydraulikpumpe 1 mit einer Fluid-Ausstoßöffnung und ein Fluidführungselement 3.
Das Fluidführungselement 3 weist
ein erstes Ende 4 mit einem Flansch 2 und ein
zweites Ende 5 auf und ist über den Flansch 2 mit
der Ausstoßöffnung der Hydraulikpumpe 1 fluiddicht
verbunden. Das Fluidführungselement 3 weist
ferner einen Zuleitungsteil 6, einen Verbindungsteil 7 und
einen Ableitungsteil 8 auf. Der Zuleitungsteil 6 und
der Ableitungsteil 8 sind rohrförmig ausgestaltet. Der Verbindungsteil 7 hat
die Form und Funktion eines T-förmigen
Anschlussstücks.
Der Zuleitungsteil 6 und der Verbindungsteil 7 sind
in starrer Art derart miteinander verbunden, dass eine T-förmige Rohrverzweigung
gebildet wird. Der Zuleitungsteil 6, der Verbindungsteil 7 und
der Ableitungsteil 8 sind derart miteinander verbunden,
dass ein von der Hydraulikpumpe 1 ausgestoßenes Fluid von
dem ersten Ende 4 über
den Zuleitungsteil 6, den Verbindungsteil 7 und
den Ableitungsteil 8 zu einem anderen Ende 5 des
Fluidführungselements 3 bzw. des
Ableitungsteils 8 geleitet werden kann. Des Weiteren ist
an dem Verbindungsteil 7 ein Abstützelement 9 in rohrförmiger Ausgestaltung
so angebracht, dass der Ableitungsteil 8, der Verbindungsteil 7 und das
Abstützelement 9 einen
linearen Kanal bilden, durch den das Fluid strömen kann.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist die Hydraulikpumpe 1,
das Fluidführungselement 3 und
das Abstützelement 9 in
einem zum Getriebeverbund gehörenden
Gehäuse
eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs montiert. Die Hydraulikpumpe 1 ist
mittels Verschrauben an einer Platte 10 befestigt. Die
Platte 10 ist über
nicht gezeigte Befestigungsmittel an einem Fixelement, hier einem
Rahmen 11, angebracht, wobei der Rahmen 11 kastenförmig mit
zwei senkrechten Rahmenelementen 12 und 13 ausgebildet
ist. Der Rahmen 11 ist derart robust ausgeführt, dass
er etwaig auftretende Kräfte
des Hydraulikkreislaufs aufnehmen und ihnen widerstehen kann. Zwischen
den beiden senkrechten Rahmenelementen 12 und 13 ist das
Fluidführungselement 3 und
das Abstützelement 9 angebracht.
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Wie
aus 3 ersichtlich ist, weisen die senkrechten Rahmenelemente 12, 13 ein
erstes Durchgangsloch 14 bzw. ein zweites Durchgangsloch 15 auf.
An der Außenseite
des Rahmens 11 ist an dem ersten Durchgangsloch 14 über eine
nicht gezeigte Rohrleitung ein nicht gezeigter Ventilblock als Verbraucher
angeschlossen. Auf der Außenseite des
Rahmens 11 ist das zweite Durchgangsloch 15 mit
einem Deckel 16 in fluiddichter Art verschlossen.
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Durch
Entfernen des Deckels 16 kann hier über eine weitere Rohrleitung
ein weiterer Verbraucher angeschlossen werden.
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Wie
aus 4A und 4B ersichtlich
ist, sind der Ableitungsteil 8 und das Abstützelement 9 derart
mit dem Verbindungsteil 7 verbunden, dass der Ableitungsteil 8 und
das Abstützelement 9 mit
einem äußeren Umfangsoberflächenabschnitt 17 bzw. Umfangsoberflächenabschnitt 18 muffenartig
in den Verbindungsteil 7 eingeführt sind. Hierbei sind die äußeren Umfangsoberflächenabschnitte 17 und 18 und die
entsprechenden Abschnitte des Verbindungsteils 7 identisch
aufgebaut und werden im Folgenden anhand des Umfangoberflächenabschnitts 17 beschrieben.
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Der
in 4B gezeigte Umfangsoberflächenabschnitt 17 ist
ein kreiszylinderflächenförmiger Bereich
an einem dem Verbindungsteil 7 zugewandten axialen Ende
des Ableitungsteils 8. In diesem Bereich ist der Außenradius
des Ableitungsteils 8 beispielsweise durch Abtragen von
Wandmaterial (beispielsweise durch Abdrehen) verringert. Auf einer Seite
in axialer Richtung wird der Umfangsoberflächenabschnitt 17 durch
das Ende des Ableitungsteils 8 beschränkt. Auf der anderen Seite
in axialer Richtung wird der Umfangsoberflächenabschnitt 17 durch einen
Anschlag 30 in Form einer Schulter, bzw. einer radial ausgerichteten
Fläche
als Übergang
zwischen dem verringerten Radius des Umfangsoberflächenabschnitts 17 und
dem Radius des Ableitungsteils 8 begrenzt. An der einen
Seite des Umfangsoberflächenabschnitts 17 ist
ein umlaufender konvexer Vorsprung 34 ausgebildet. An der
Scheitellinie des Vorsprungs 34 ist eine den Umfangsoberflächenabschnitt 17 umlaufende
Aufnahmenut 19 ausgebildet. In der Aufnahmenut 19 ist
ein Dichtring 20 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel
sind der Vorsprung 34 und die Aufnahmenut 19 so
gestaltet, dass sich die Aufnahmenut 19 nicht auf der Scheitellinie befindet,
sondern neben ihr. Daher ist der Umfangsoberflächenabschnitt 17 auf
einer dem Verbindungsteil 7 zugewandten Seite kleiner,
als auf einer dem Verbindungsteil 7 abgewandten Seite,
so dass ein Winkelversatz möglich
ist.
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Die Öffnung des
Verbindungsteils 7, in die der Umfangsoberflächenabschnitt 17 muffenartig eingeführt wird,
weist einen Radius und eine Tiefe auf, die erlauben, dass zwischen
dem Ableitungsteil 8 und dem Verbindungsteil 7 eine
fluiddichte Verbindung hergestellt wird. Die die Öffnung umlaufende Kante
zwischen der Außenseite
des Verbindungsteils 7 und der Öffnung ist abgekantet. Durch
den umlaufenden Vorsprung 34 des äußeren Umfangsoberflächenabschnitts 17 und
durch die Abkantung der Öffnung
des Verbindungsteils 7 ist, wie in 7 anhand des
Verbindungsteils 7 und des Abstützelements 9 exemplarisch
gezeigt, eine Auslenkung des Ableitungsteils 8 und des
Abstützelements 9 um
einen Winkel α im
Bereich von 0° bis
5° in alle
Richtungen senkrecht zu den Zentralachsen des Ableitungsteils 8 und
des Abstützelements 9 möglich. Ferner
ist der Ableitungsteil 8 relativ zu dem Verbindungsteil 7 in axialer
Richtung verschiebbar. Diese Verschiebbarkeit wird in eine Richtung
durch den Anschlag 30 des Umfangsoberflächenabschnitts 17 begrenzt,
um eine Mindestlänge
des zusammengesetzten Systems aus Ableitungsteil 8, Verbindungsteil 7 und
Abstützelement 9 sicherzustellen.
In gleicher Weise wie der Umfangsoberflächenabschnitt 17 weist
die Öffnung des
Verbindungsteils 7 einen Anschlag in Form einer Schulter,
bzw. einer radial ausgerichteten Fläche als Übergang zu einem Öffnungsabschnitt
mit einem geringeren Durchmesser auf. Der Anschlag des Verbindungsteils 7 weist
die gleiche Funktion auf, wie der Anschlag 30 des Umfangsoberflächenabschnitts 17.
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Wie
in 5 gezeigt ist, ist das andere Ende 5 des
Fluidführungselements 3 mit
einem äußeren Umfangsoberflächenabschnitt 21 am
Ende des Ableitungsteils 8 in das zweite Durchgangsloch 14 muffenartig
eingeführt.
Der Umfangsoberflächenabschnitt 21 ist
hierbei grundsätzlich
so aufgebaut, wie der Umfangsoberflächenabschnitt 17.
Hierbei ist der äußere Umfangsoberflächenabschnitt 21 so
gestaltet, dass sein Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser
des ersten Durchgangslochs 14. Der Umfangsoberflächenabschnitt 21 ist
wie der Umfangsoberflächenabschnitt 17 in
axialer Richtung auf einer Seite durch einen Anschlag (32)
in Form einer Schulter be grenzt. Jedoch weist der Umfangsoberflächenabschnitt 21 in
axialer Richtung eine Abmessung auf, die größer ist, als die Abmessung
in axialer Richtung des Umfangsoberflächenabschnitts 17.
Diese größere Abmessung
des Umfangsoberflächenabschnitts 21 ist
für den
Betrieb des Hydraulikkreislaufs nicht erforderlich, dient aber einer
einfacheren Montierbarkeit. Der äußere Umfangsoberflächenabschnitt 21 weist
eine erste Nut 22 zur Aufnahme eines Dichtungsrings 23 zur
Herstellung einer fluiddichten Verbindung des Ableitteils 8 mit
dem Durchgangsloch 14 auf. Der äußere Umfangsoberflächenabschnitt 21 weist
ferner eine zweite Nut 24 zur Aufnahme eines Sicherungsrings 35 auf.
Die zweite Nut 24 ist an einer Stelle um die äußere Umfangsoberfläche angeordnet,
so dass die Abmessung des Umfangsoberflächenabschnitts 21 in
axialer Richtung, um die der Ableitungsteil 8 in das erste
Durchgangsloch 14 eingeführt werden kann, durch den
Sicherungsring begrenzt wird. Durch einen Vorsprung auf dem Umfangsoberflächenabschnitt 21 bei
der ersten Nut 22 in einer dem Vorsprung 34 des
Umfangoberflächenabschnitts 17 entsprechenden
Art wird erreicht, dass der Ableitungsteil auch bezüglich der
axialen Richtung des ersten Durchgangslochs 14 um 0° bis 5° in alle
Richtungen senkrecht zu der Zentralachse des Ableitungsteils 8 ausgelenkt
werden kann.
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Wie
in 6 gezeigt ist, ist ein Ende des Abstützelements 9 mit
einem äußeren Umfangsoberflächenabschnitt 25 am
Ende des Abstützelements 9 in das
zweite Durchgangsloch 15 muffenartig eingeführt. Der äußere Umfangsoberflächenabschnitt 25 ist
wie der äußere Umfangsoberflächenabschnitt 18 des
Abstützelements 9 ausgebildet.
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Im
folgenden wird die Montage der Schwingungsentkopplungsvorrichtung
beschrieben.
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Nach
Befestigung der Hydraulikpumpe 1 an der Platte 10 aus 2 werden
Ableitungsteil 8, Verbindungsteil 7 und Abstützelement 9 muffenartig
zusammengefügt,
so dass ein an den Verbindungsstellen auslenkbares Rohr gebildet
wird. An dem Verbindungselement 7 ist der Zuleitungsteil 6 in
starrer Art angebracht. Der äußere Umfangsoberflächenabschnitt 21 des
Ableitungsteils 8 wird um seine gesamte Länge in axialer
Richtung in das erste Durchgangsloch 14 eingeführt, bis
der Anschlag 32 des Umfangsoberflächenabschnitts 21 an
dem Rahmen 11 anliegt und das eine Ende des Abstützelements 9 vor
dem zweiten Durchgangsloch 15 angeordnet werden kann. Durch
Herausführen
des Umfangsoberflächenabschnitts 21 aus
dem ersten Durchgangsloch 14 wird der Umfangsoberflächenabschnitt 25 des
Abstützelements 9 in
das zweite Durchgangsloch 15 eingeführt, bis der Anschlag 33 des
Umfangoberflächenabschnitts 25 an
dem Rahmen 11 anliegt. Durch Anbringen des Sicherungsrings
in der zweiten Nut 24 wird die Anordnung so fixiert, dass eine
Umkehrung des Einbauvorgangs verhindert wird. Zum Abschluß wird der
Zuleitungsteil 6 über den
Flansch 2 mit der Hydraulikpumpe 1 in fluiddichter
Art durch Verschrauben verbunden.
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Im
folgenden wird der Betrieb der Schwingungsentkopplungsvorrichtung
erläutert.
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Im
Betrieb befindet sich ein Hydraulikfluid im Zuleitungsteil 6,
Verbindungsteil 7 und Ableitungsteil 8, die das
Fluidführungselement 3 bilden,
sowie im Abstützelement 9.
Wird die Hydraulikpumpe 1 betrieben, wird dieses Fluid
unter hohen Druck gesetzt. Der Druck wirkt so, dass auf das erste
senkrechte Rahmenelement 12 und das zweite senkrechte Rahmenelement 13 entgegengesetzt
wirkende Kräfte aufgebracht
werden. Da diese Kräfte
nicht über
das Fluidführungselement 3 und
das Abstützelement 9, sondern
durch das Fluid direkt auf den Rahmen aufgebracht werden, wirken
auf das Fluidführungselement 3 keine
Kräfte
in einer Richtung, die zu einem Versatz oder zu einer Lageveränderung
desselben führen
könnten.
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Beim
Betrieb der Hydraulikpumpe 1 entstehen mechanische Schwingungen,
die über
die feste Verbindung durch den Flansch 2 auf den Zuleitungsteil 6 übertragen
werden. Eine Entkopplung der Schwingung findet zum einen dadurch
statt, dass die Vorrichtung eine Bewegung der äußeren Umfangsoberflächen 17, 18, 21 und 25 in
axialer Richtung ermöglicht.
Hierdurch und durch die Ausgestaltung der Verbindungen des Verbindungsteils 7 mit
dem Ableitungsteil 8 und dem Abstützelement 9 wird ermöglicht,
dass der Verbindungsteil 7 um bestimmte Strecken entlang
aller drei Raumachsen versetzt und um alle drei Raumachsen um einen
bestimmten Winkel gedreht werden kann.
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Auf
diese Weise wird gewährleistet,
dass Schwingungen, die sich auf das Fluidführungselement 3 übertragen,
in jeder Richtung entkoppelt werden und alle auftretenden Kräfte von
dem Rahmen 11 aufgenommen werden.
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Durch
die Möglichkeit
der Verwendung einfacher Rohrelemente oder einfach zu fertigender
Teile sowie durch die Möglichkeit
der einfachen Montage sind trotz hoher Zuverlässigkeit Kosteneinsparungen möglich.
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Dem
Fachmann ist klar, dass sich der Erfindungsgedanke auch anders als
in diesem Ausführungsbeispiel
ausgestalten läßt. Beispielsweise
ist es möglich,
dass das Fluidführungselement 3 als
ein einstückiges
gebogenes Rohrelement ausgebildet ist und das Abstützelement
aus einem beliebig gestalteten Abstandshalter besteht, der auslenkbar
zwischen dem Rohrknie und dem zweiten vertikalen Element 13 des
Rahmens 11 angeordnet ist. Hierbei erfolgt zwar eine geringere,
aber oft ausreichende Entkopplung der mechanischen Schwingungen
und Aufnahme der auftretenden Kräfte
durch den Rahmen; allerdings sind durch die Bauteilereduktion weitere
Kosteneinsparungen möglich.
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Auch
kann es ausreichend sein, dass das Verbindungsteil 7 nur
entlang einer Raumachse versetzbar ist oder nur um eine Raumachse
drehbar ist, wenn die mechanischen Schwingungen in ihrer Übertragung
beschränkt
sind.
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Des
Weiteren ist es nicht notwendig, dass der Hydraulikkreislauf durch
das erste Durchgangsloch 14 und das zweite Durchgangsloch 15 auf
die Außenseite
des Rahmens 11 geführt
wird. Möglich
ist ebenfalls, dass auf der Innenseite des Rahmens 11 Rohranschlußstücke oder
Aufnahmemuffen zur Aufnahme des Abstützelements 9 und/oder
des Ableitungsteils 8 angeordnet sind und der Hydraulikkreislauf
durch Rohrleitungen auf der Innenseite des Rahmens 11 weitergeführt wird.
Dies ist von Vorteil, wenn ein Verbraucher innerhalb des Rahmens 11 angeordnet
werden soll.