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Die Erfindung betrifft ein Stützlager zur Lagerung eines Dämpfer- und/oder Federbeins an einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Der
DE 10 2007 026 471 B4 ist ein Stützlager zur Lagerung eines Dämpfer- und/oder Federbeins an einem Fahrzeug, insbesondere an einem Aufbau oder einer Karosserie eines Fahrzeugs, als bekannt zu entnehmen. Das Stützlager weist ein Gehäuse und wenigstens ein Federelement auf, wobei das Federelement in dem Gehäuse aufgenommen ist. Das Federelement ist aus einem elastischen Werkstoff, insbesondere aus Gummi, gebildet und demzufolge als Gummilager ausgebildet. Unter Vermittlung des Federelements ist wenigstens ein Dämpfer- und/oder Federteil des Dämpfer- und/oder Federbeins am Gehäuse abstützbar. Bei dem Dämpfer- und/oder Federteil handelt es sich beispielsweise um eine Kolbenstange, welche über das Federelement am Gehäuse abstützbar und somit zu lagern ist.
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Das Federelement dient dabei zum Dämpfen von Bewegungen und somit Schwingungen des Dämpfer- und/oder Federteils relativ zum Gehäuse. Das Federelement wird auch als Arbeitsfeder bezeichnet und dient somit zur Geräusch- und Schwingungsisolation, so dass beispielsweise Schwingungen des Dämpfer- und/oder Federteils nicht oder nur sehr geringfügig auf das Gehäuse und weiter auf den Aufbau beziehungsweise die Karosserie des Fahrzeugs übertragen werden können.
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Das Federelement wird üblicherweise auch als „Kopflager” bezeichnet. Ist das Kopflager sehr weich, so kann dadurch eine sehr gute Schwingungsisolation realisiert werden. Der Nachteil eines weichen Kopflagers ist jedoch ein relativ schlechtes Ansprechverhalten des Dämpfer- und/oder Federbeins. Darüber hinaus kann ein über das Dämpfer- und/oder Federbein und das Stützlager am Aufbau des Fahrzeugs abgestütztes Rad bei einem sehr weichen Kopflager zu zittern beginnen.
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Ist das Kopflager demgegenüber hart, so kann ein besonders gutes Ansprechverhalten des Dämpfer- und/oder Federbeins realisiert werden und ein übermäßiges Zittern des Rads kann vermieden werden. Der Nachteil eines sehr harten Kopflagers ist jedoch eine nur eingeschränkte Schwingungsisolation.
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Um diesen Zielkonflikt zu lösen, ist eine einstellbare Vorspannung des Federelements vorgesehen. Hierzu umfasst das Stützlager wenigstens einen in dem Gehäuse aufgenommenen, relativ zu dem Gehäuse und relativ zu dem Federelement bewegbaren Stempel, mittels welchem die Vorspannung des Federelements einstellbar ist. Mittels des Stempels kann das Federelement beispielsweise komprimiert werden, wobei die Vorspannung des Federelements durch zunehmendes Komprimieren des Federelements erhöht wird. Dadurch wird das Federelement verhärtet, so dass ein hartes Kopflager beziehungsweise eine harte Kopflagerung realisierbar ist. Wird das Federelement weniger stark oder nicht komprimiert beziehungsweise vorgespannt, lässt sich eine weiche Kopflagerung realisieren.
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Bei der
DE 10 2007 026 471 B4 ist der Stempel als Hydraulikkolben ausgebildet, so dass eine direkte hydraulische Verstellung des Stempels vorgesehen ist. Hierzu wird ein Hydraulikmedium, das heißt eine Flüssigkeit, in das Gehäuse eingeleitet. Dies führt jedoch zu einer besonders aufwendigen Montage und Demontage des Dämpfer- und/oder Federbeins, da die zur Kraftübertragung beziehungsweise zur Bewegung des Stempels dienende Hydraulikflüssigkeit umständlich in das Gehäuse eingefüllt beziehungsweise aus diesem abgeführt und aufgefangen werden muss.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Stützlager der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine besonders einfache Montage und Demontage ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Stützlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Stützlager der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, welches eine besonders einfache Weise Montage und Demontage ermöglicht, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein von dem Gehäuse unterschiedliches, weiteres Gehäuse und ein in dem weiteren Gehäuse aufgenommener und relativ zu dem weiteren Gehäuse bewegbarer Kolben vorgesehen sind, wobei zum Einstellen der Vorspannung der Stempel über den Kolben bewegbar ist. Mit anderen Worten wird die zum Einstellen der Vorspannung des Federelements erforderliche Bewegung des Stempels durch den Kolben bewirkt, welcher erfindungsgemäß nicht in dem Gehäuse, in dem auch das Federelement und der Stempel aufgenommen sind, aufgenommen ist, sondern der Kolben ist in dem weiteren Gehäuse aufgenommen.
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Dadurch ist es beispielsweise möglich, ein erstes Modulbauteil zu schaffen, welches das weitere Gehäuse und den Kolben aufweist. Dieses erste Modulbauteil kann als geschlossenes beziehungsweise gekapseltes System ausgestaltet und beispielsweise mit einem Arbeitsmedium, insbesondere einer Hydraulikflüssigkeit, zum Bewirken der Bewegung des Kolbens befüllt werden. Ferner ist es möglich, ein zweites Modulbauteil zu schaffen, welches das erste Gehäuse, das Federelement und das Dämpfer- und/oder Federteil aufweist. Die Modulbauteile können unabhängig voneinander vormontiert und miteinander verbunden werden. Darüber hinaus können die Modulbauteile voneinander gelöst beziehungsweise getrennt werden, ohne dass dazu ein Entleeren des weiteren Gehäuses, das heißt das Abführen des Arbeitsmediums aus dem weiteren Gehäuse, erforderlich wäre. Darüber hinaus kann beispielsweise bei einer Demontage des Dämpfer- und/oder Federbeins der Stempel am zweiten Modulbauteil verbleiben. Das erfindungsgemäße Stützlager ermöglicht somit die Darstellung einer besonders einfachen Montage des Dämpfer- und/oder Federbeins.
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Die Gehäuse sind als separat voneinander ausgebildete Bauteile ausgebildet, welche vorzugsweise miteinander verbunden, insbesondere reversibel lösbar miteinander verbunden, sind. Dies bedeutet, dass diese vorzugsweise zerstörungsfrei voneinander getrennt werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Längsschnittansicht eines Stützlagers zur Lagerung eines Dämpfer- und/oder Federbeins an einem Fahrzeug, mit einem ersten Gehäuse, mit einem in dem ersten Gehäuse aufgenommenen und zum Einstellen einer Vorspannung eines Federelements relativ zu dem ersten Gehäuse bewegbaren Stempel, mit einem vom ersten Gehäuse unterschiedlichen, zweiten Gehäuse und mit einem in dem zweiten Gehäuse aufgenommenen und relativ zum zweiten Gehäuse bewegbaren Kolben, über welchen der Stempel bewegbar ist;
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2 eine weitere schematische Längsschnittansicht des Stützlagers;
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3 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Einflusses der Vorspannung des Federelements auf die statische Axialsteifigkeit des Stützlagers; und
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4 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Einflusses der Vorspannung des Federelements auf die dynamische Axialsteifigkeit des Stützlagers.
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1 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Stützlager zur Lagerung eines Dämpferbeins an einem Fahrzeug, insbesondere an einem Aufbau eines Fahrzeugs. Die folgenden Ausführungen können jedoch auch ohne weiteres auf ein Federbein oder auf ein Dämpfer- und/oder Federbein übertragen werden. Bei dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, wobei es sich bei dem Aufbau um die Karosserie des Kraftwagens handeln kann. Das Dämpferbein wird über das Stützlager 10 beispielsweise an einem sogenannten Dom oder Dämpferdom der Karosserie gelagert.
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Das Dämpferbein umfasst beispielsweise einen Stoßdämpfer mit einem Zylinder und einen in dem Zylinder aufgenommenen Kolben, welcher relativ zu dem Zylinder translatorisch bewegbar ist. Darüber hinaus umfasst der Stoßdämpfer eine mit dem Kolben verbundene und somit mit dem Kolben relativ zu dem Zylinder bewegbare Kolbenstange 12. Der Stoßdämpfer ist beispielsweise über den Zylinder an einem Rad des Fahrzeugs angebunden und wird über die Kolbenstange 12 und das Stützlager 10 am Fahrzeug, insbesondere am Aufbau, gelagert. Dadurch ist das Rad über das Dämpferbein beziehungsweise über den Stoßdämpfer gedämpft am Aufbau des Fahrzeugs abgestützt, so dass Relativbewegungen des Rads zum Aufbau mittels des Stoßdämpfers gedämpft werden können. Die Kolbenstange 12 stellt dabei ein Dämpferteil des Stoßdämpfers und somit des Dämpferbeins dar, über welches das Dämpferbein am Stützlager 10 gelagert und darüber am Aufbau abgestützt werden kann. Hierzu ist – wie aus 1 erkennbar ist – die Kolbenstange 12 mit einer Lagerplatte 14 verbunden.
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Das Stützlager 10 weist ein erstes Gehäuse 16 mit einem ersten Aufnahmeraum 18 auf. In dem Gehäuse 16, das heißt in dem ersten Aufnahmeraum 18, ist ein Federelement in Form eines Gummilagers 20 des Stützlagers 10 aufgenommen. Das Gummilager 20 wird üblicherweise auch als „Kopflager” bezeichnet, da das Dämpferteil in Form der Kolbenstange 12 unter Vermittlung des Gummilagers 20 am ersten Gehäuse 16 und über dieses am Aufbau des Fahrzeugs abstützbar beziehungsweise abgestützt ist. Das Gummilager 20 dient dabei zur Dämpfung von Schwingungen der Lagerplatte 14 und somit der mit der Lagerplatte 14 verbundenen Kolbenstange 12. Mit anderen Worten dient das Gummilager 20 dazu, Schwingungen des Stoßdämpfers relativ zum ersten Gehäuse 16 und somit relativ zum Aufbau zu dämpfen, so dass mittels des Gummilagers 20 eine Schwingungs- und Geräuschisolation realisiert wird. Dadurch können eine Übertragung von Schwingungen vom Stoßdämpfer auf den Aufbau und daraus resultierende Geräusche vermieden oder zumindest gering gehalten werden. Aus 1 ist erkennbar, dass die Lagerplatte 14 zumindest teilweise in dem Gummilager 20 aufgenommen und somit über das Gummilager 20 federnd am ersten Gehäuse 16 gelagert ist.
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Das Stützlager 10 weist einen Stempel in Form eines Druckstempels 22 auf. Der Druckstempel 22 umfasst eine Verbindungsstange 24 und einen mit der Verbindungsstange 24 verbundenen Kopf 26, wobei die Verbindungsstange 24 und der Kopf 26 einstückig miteinander ausgebildet sein können. Aus 1 ist erkennbar, dass der Kopf 26 des Druckstempels 22 in dem ersten Gehäuse 16 aufgenommen ist. Der Druckstempel 22 und somit der Kopf 26 sind relativ zu dem ersten Gehäuse 16 in dem Aufnahmeraum 18 und relativ zu dem Gummilager 20 (Federelement) bewegbar. Der Druckstempel 22 dient dabei zum Einstellen der Vorspannung des Gummilagers 20. Wird beispielsweise der Druckstempel 22 in Richtung eines Bodens 28 des ersten Gehäuses 16 bewegt, so wird dadurch das Gummilager 20 elastisch komprimiert. Dadurch wird das Gummilager 20 verhärtet. Mit anderen Worten wird dadurch eine Erhöhung der Steifigkeit des Gummilagers 20 bewirkt. Wird der Druckstempel 22 wieder von dem Boden 28 wegbewegt, so kann sich das Gummilager 20 wieder entspannen. Dies geht mit einer Verringerung der Vorspannung des Gummilagers 20 einher, so dass das Gummilager 20 eine geringere Steifigkeit aufweist. Dadurch ist es möglich, bedarfsgerecht eine harte oder eine demgegenüber weiche Lagerung des Dämpferbeins einzustellen.
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Um nun eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige Montage und Demontage des Dämpferbeins und des Stützlagers 10 zu realisieren, weist das Stützlager 10 ein von dem ersten Gehäuse 16 unterschiedliches und zusätzlich zum ersten Gehäuse 16 vorgesehenes, weiteres Gehäuse 30 mit einem weiteren Aufnahmeraum 32 auf. Ferner weist das Stützlager 10 einen in dem Gehäuse 30 beziehungsweise in dem weiteren Aufnahmeraum 32 aufgenommenen Kolben 34 auf. Der Kolben 34 ist relativ zu dem weiteren Gehäuse 30 bewegbar. Der Druckstempel 22 ist dabei zum Einstellen der Vorspannung des Gummilagers 20 über den Kolben 34 bewegbar. Mit anderen Worten wird eine Bewegung des Druckstempels 22 durch Bewegen des Kolbens 34 relativ zum weiteren Gehäuse 30 bewirkt.
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Aus 1 ist erkennbar, dass die Gehäuse 16 und 30 als separat voneinander ausgebildete Bauteile ausgebildet sind. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Gehäuse miteinander verbunden, insbesondere reversibel lösbar miteinander verbunden, sind. Der Druckstempel 22 und der Kolben 34 sind als separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene, insbesondere reversibel miteinander verbundene, Bauteile ausgebildet. Vorliegend ist der Kolben 34 mit dem Druckstempel 22 verschraubt. Hierzu weist der Kolben 34 eine Aufnahmeöffnung in Form einer Durchgangsöffnung 36 auf. Die Verbindungsstange 24 ist durch die Durchgangsöffnung 36 hindurchgesteckt, so dass der Kolben 34 einerseits an einem durch einen Bund 38 gebildeten Anschlag des Druckstempels 22 aufliegt. Andererseits ragt die Verbindungsstange 24 aus der Durchgangsöffnung 36 heraus.
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Zumindest in dem aus der Durchgangsöffnung 36 herausragenden Bereich weist die Verbindungsstange 24 ein Gewinde auf, auf welches ein Schraubelement in Form einer Mutter 40 aufgeschraubt ist. Die Mutter 40 ist in ihrer axialen Richtung zumindest mittelbar am Kolben 34 abgestützt, so dass der Kolben 34 mittels der Mutter 40 gegen den Bund 38 gespannt ist. Dadurch sind der Kolben 34 und der Druckstempel 22 miteinander verbunden, so dass translatorische Bewegungen des Kolbens 34 relativ zum weiteren Gehäuse 30 auf den Druckstempel 22 und somit auf den Kopf 26 übertragen werden und so dass dadurch eine Bewegung des Druckstempels 22 relativ zum ersten Gehäuse 16 bewirkt wird.
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Das Stützlager 10 umfasst auch einen Deckel 42, welcher vorzugsweise reversibel lösbar am weiteren Gehäuse 30 befestigt ist und den weiteren Aufnahmeraum 32 zumindest teilweise verschließt. Vorliegend verschließt der Deckel 42 eine Öffnung des weiteren Gehäuses 30. Um den Druckstempel 22 vom Kolben 34 zu lösen, wird beispielsweise zunächst der Deckel 42 vom Gehäuse 30 gelöst. Über die dadurch freigegebene Öffnung des weiteren Gehäuses 30 kann die Mutter 40 von der Verbindungsstange 24 abgeschraubt werden, so dass dann die Verbindungsstange 24 aus der Durchgangsöffnung 36 herausgezogen werden kann. Dadurch ist es auch möglich, die Verbindungsstange 24 beziehungsweise den Druckstempel 22 zusammen mit dem Gummilager 20 und dem ersten Gehäuse 16 vom weiteren Gehäuse 30 zu lösen.
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Die Bewegung des Kolbens 34 erfolgt beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch oder elektrisch. Mit anderen Worten ist der Kolben beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch oder elektrisch bewegbar. Hierdurch kann eine entsprechende Betätigungskraft auf den Kolben 34 und über diesen auf das Gummilager 20 aufgebracht werden, um das Gummilager 20 zu komprimieren und dadurch dessen Steifigkeit einzustellen. Dadurch ist eine Dämpferbein-Kopflagerung mit verstellbarer Steifigkeit realisierbar. Vorliegend ist eine hydraulische Bewegung beziehungsweise Betätigung des Kolbens 34 vorgesehen. Wie in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist, ist teilweise durch das weitere Gehäuse 30 und teilweise durch den Kolben 34 eine Arbeitskammer 44 begrenzt. Zum Komprimieren des Gummilagers 20 wird in die Arbeitskammer 44 ein Arbeitsmedium in Form einer Flüssigkeit eingeleitet, so dass der Kolben 34 und somit der Druckstempel 22 in Richtung des Bodens bewegt werden. Um die Flüssigkeit in die Arbeitskammer 44 einzuleiten, ist wenigstens eine Zuleitung 46 vorgesehen, die in die Arbeitskammer 44 mündet. Bei der Flüssigkeit handelt es sich beispielsweise um Drucköl. Durch Einleiten von Drucköl in die Arbeitskammer 44 wird das Gummilager 20 in Hauptschwingungsrichtung komprimiert und so seine Steifigkeit erhöht.
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Bei der Demontage des Dämpferbeins kann der Druckstempel 22 in beziehungsweise am Dämpferbein verbleiben. Ein Entleeren des weiteren Gehäuses 30 beziehungsweise der Arbeitskammer 44 ist bei der Demontage nicht erforderlich. Dadurch ist es beispielsweise möglich, ein erstes Modulbauteil zu schaffen. Durch dieses erste Modulbauteil ist beispielsweise ein Verstellmechanismus oder eine Betätigungseinrichtung gebildet, die das weitere Gehäuse 30, den Kolben 34, den Deckel 42 und die Zuleitung 46 umfasst. Ferner kann ein zweites Modulbauteil beispielsweise in Form des Dämpferbeins geschaffen werden. Das zweite Modulbauteil umfasst den Druckstempel 22, das erste Gehäuse 16, das Gummilager 20 und die Kolbenstange 12. Die Modulbauteile können unabhängig voneinander vormontiert und im Anschluss an ihre Vormontage miteinander verbunden werden. So ist es beispielsweise möglich, das erste Modulbauteil bereits vor der Verbindung mit dem zweiten Modulbauteil mit dem Drucköl zu befüllen. Darüber hinaus kann die Demontage der Modulbauteile erfolgen, ohne dass das Drucköl aus dem ersten Modulbauteil abgeführt und beispielsweise aufwendig aufgefangen werden müsste. Hierdurch ist zusätzlich zur Realisierung der komfortgünstig anpassbaren Steifigkeit des Gummilagers 20 auch eine besonders einfache Montage und Demontage des Dämpferbeins und des Stützlagers 10 realisierbar.
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3 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse der Federweg des Gummilagers 20 aufgetragen ist. Auf der Ordinate des Diagramms ist die zum Bewirken des entsprechenden Federwegs erforderliche, auf das Gummilager 20 auszuübende Kraft aufgetragen. Anhand des in 3 gezeigten Diagramms ist der Einfluss der Vorspannung des Gummilagers 20 auf die statische Axialsteifigkeit des Gummilagers 20 veranschaulicht. Ein Verlauf 48 veranschaulicht die statische Axialsteifigkeit, wenn das Gummilager 20 nicht vorgespannt ist. Ein Verlauf 50 veranschaulicht die statische Axialsteifigkeit des Gummilagers 20, wenn das Gummilager 20 um 1 Millimeter mittels des Druckstempels 22 vorgespannt ist. Darüber hinaus veranschaulicht ein Verlauf 52 die statische Axialsteifigkeit des Gummilagers 20, wenn das Gummilager 20 um 2 Millimeter mittels des Druckstempels 22 vorgespannt ist.
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4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Einflusses der Vorspannung des Gummilagers 20 auf dessen dynamische Axialsteifigkeit. Auf der Abszisse des in 4 gezeigten Diagramms ist die Frequenz aufgetragen, wobei auf der Ordinate die dynamische Steifigkeit aufgetragen ist. Ein Verlauf 54 veranschaulicht die dynamische Axialsteifigkeit bei einer Anregung von 0,1 Millimeter und ohne Vorspannung des Gummilagers 20, während ein Verlauf 56 die dynamische Axialsteifigkeit bei einer Anregung von 1 Millimeter und ohne Vorspannung veranschaulicht. Ein Verlauf 58 veranschaulicht die dynamische Axialsteifigkeit bei einer Anregung von 0,1 Millimeter und bei einer Vorspannung von 1 Millimeter, während ein Verlauf 60 die dynamische Axialsteifigkeit bei einer Anregung von 1 Millimeter und einer Vorspannung von 1 Millimeter veranschaulicht. Dementsprechend veranschaulicht ein Verlauf 62 die dynamische Axialsteifigkeit bei einer Anregung von 0,1 Millimeter und einer Vorspannung von 2 Millimeter, während ein Verlauf 64 die dynamische Axialsteifigkeit bei einer Anregung von 1 Millimeter und einer Vorspannung von 2 Millimetern veranschaulicht.
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Aus 1 und 2 ist darüber hinaus eine Zuleitung 66 erkennbar. Über die Zuleitung 66 kann Druckluft für eine Luftfederung des Fahrzeugs von einem Luftfederkompressor in das Stützlager 10 geleitet und durch dieses hindurch zu einer Luftfeder beziehungsweise in eine Luftfeder geführt werden. Die Luftfeder ist in 1 und 2 nicht dargestellt und weist beispielsweise einen Luftfederraum auf, dem die über die Zuleitung 66 zugeführte Druckluft über entsprechende Kanäle 68 des Stützlagers 10 zuführbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Stützlager
- 12
- Kolbenstange
- 14
- Lagerplatte
- 16
- erstes Gehäuse
- 18
- erster Aufnahmeraum
- 20
- Gummilager
- 22
- Druckstempel
- 24
- Verbindungsstange
- 26
- Kopf
- 28
- Boden
- 30
- weiteres Gehäuse
- 32
- weiterer Aufnahmeraum
- 34
- Kolben
- 36
- Durchgangsöffnung
- 38
- Bund
- 40
- Mutter
- 42
- Deckel
- 44
- Arbeitskammer
- 46
- Zuleitung
- 48
- Verlauf
- 50
- Verlauf
- 52
- Verlauf
- 54
- Verlauf
- 56
- Verlauf
- 58
- Verlauf
- 60
- Verlauf
- 62
- Verlauf
- 64
- Verlauf
- 66
- Zuleitung
- 68
- Kanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007026471 B4 [0002, 0007]
