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Die Erfindung betrifft ein Entkopplungselement für eine Schraubverbindung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 8 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem derartigen Entkopplungselement.
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Entkopplungselemente der gattungsgemäßen Art dienen insbesondere der Reduzierung der Übertragung von Schwingungen und Körperschall zwischen durch die Schraubverbindung miteinander verbindbaren Bauteilen.
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So ist aus der
DE 11 11 463 A bereits ein hier als sogenannte elastische Lagerfutterbaueinheit für elastische Gelenkverbindungen bezeichnetes Entkopplungselement bekannt, welches aus einer äußeren starren Hülse und einer inneren starren Hülse sowie einer zwischen diese beiden Hülsen aufwendig unter radialer und axialer Vorspannung eingepressten Gummimuffe besteht. Die Gummimuffe weist in ihrem spannungsfreien Zustand an ihrem hinteren Ende einen vorgeformten äußeren Endbund auf, während das beim Einpressen vordere Ende der Gummimuffe im Außendurchmesser über einen Längenbereich verjüngt ausgebildet ist. Nach dem Einpressen quillt der dem querschnittsverjüngten Bereich entsprechende Teil der Gummimuffe, nunmehr von der Einpressspannung entlastet, über den Rand der äußeren Hülse heraus, wodurch eine Ringwulst ausgebildet wird.
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Die
DE 40 11 827 A1 beschreibt ein Entkopplungselement in Form eines Abstützlagers zur elastischen Abstützung von Fahrzeugteilen, welches Abstützlager eine mit einen metallischen Lagerkern und einem Blechmantel mit Flansch ausgestattete Gummibuchse aufweist, In der Einbaulage stützt sich der Flansch an einem Rand eines das Abstützlager aufnehmenden Aufnahmeauges ab, während ein vom Flansch abgekehrtes wulstartiges Buchsenendstück den anderen Rand des Aufnahmeauges hintergreift. Dieses Buchsenendstück weist den Rand des Aufnahmeauges clipsartig hintergreifende Abstützelemente auf, denen im Buchsenendstück in axialem Abstand zum Rand des Aufnahmeauges ein Widerlager zugeordnet ist. Während der Montage wird das Buchsenendstück entgegen der Montagerichtung gegen die Gummibuchse gefaltet. Um das besagte Buchsenendstück in seine Montageendlage zu überführen, ist in Achsrichtung des Abstützlagers gesehen während der Montage ein Überdrücken der Gummibuchse erforderlich, wodurch dem gefalteten Buchsenendstück erlaubt ist, sich mittels einer Rückstellfeder hinter den Rand des Aufnahmeauges zu positionieren. Durch diese Ausführung des Abstützlagers respektive Entkopplungselements ist jedoch dessen Axialsteifigkeit eingeschränkt, da zum Zwecke der Montage immer ein Überdrücken der Gummibuchse gewährleistet werden muss.
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Die
DE 10 2007 034 816 A1 beschreibt ein kostenintensives zweiteiliges Entkopplungselement, welches dazu dient, ein Lenkgetriebe vom Fahrzeugaufbau akustisch zu entkoppeln. Es soll vermieden werden, dass sich durch das Lenkgetriebe verursachte Schwingungen für die Fahrzeuginsassen störend bemerkbar machen können. Zur Lagerung des Lenkgetriebes werden hier zwei mit jeweils einem Flansch versehene buchsenförmige Entkopplungselementteile in eine am Lenkgetriebe befindliche Öffnung eingesetzt, wobei das Lenkgetriebe allein mit Elastomerkörpern der Entkopplungselementteile in Kontakt steht. Zur Befestigung am Hilfsrahmen dient eine Schraubverbindung, welche durch die beiden Entkopplungselementteile hindurchgeführt wird.
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Aus der
DE 10 2010 004 540 A1 ist ein Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeugs bekannt, welches über mehrere Lagerstellen an einem Fahrgestell respektive Hilfsrahmen befestigt ist, die jeweils ein Auge des Hilfsrahmens und des Lenkgetriebes durchsetzende Schraube aufweisen, die von einer metallischen Hülse umgeben ist. Die metallische Hülse ist wiederum umgeben von einer elastischen Hülse aus Gummi, die an beiden Enden radial aufgeweitet ist. Die elastische Hülse soll eine gedämpfte Schwingbewegung des Lenkgetriebes in Bezug auf den Hilfsrahmen erlauben.
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Aus der
GB 2 062 804 A ist eine elastische Halterung zum Verbinden zweier Komponenten mittels einer Befestigungsschraube bekannt. Die Halterung umfasst starre innere und äußere Elemente, die durch eine elastische Gummibuchse miteinander verbunden sind. Die Gummibuchse weist einenends einen elastischen Kragen mit einem ausgebildeten Anschlag und anderenends einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden elastischen Rand mit ausgebildetem Anschlag auf, wobei der elastische Rand zur Montage mittels eines Halterings vorkomprimiert ist. Nach der Montage der Halterung und Entfernen des Halterings nimmt der Haltering eine radiale Ausrichtung ein, wodurch sich die Halterung mittels der elastischen Anschläge an den zu verbindenden Komponenten axial abstützt.
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Aus der
JP 2003- 120 737 A ist ein elastischer Puffer an einer Tür, einem Deckel oder dergleichen bekannt, welcher die einwirkende Stoßkraft dämpft, wenn die Tür, der Deckel oder dergleichen geschlossen wird. Der Puffer wird in ein Montageloch eines Bauteils eingesetzt und weist hierzu einen säulenförmigen Eingriffsabschnitt auf, der sich einenends mittels eines als Puffer wirkenden kegelstumpfartigen Kopfes am Bauteil axial abstützt. Anderenends weist der Eingriffsabschnitt eine Vielzahl nach radial außen gerichtete elastische Schenkel auf, die im montierten Zustand des Puffers den Rand des Montageloches des Bauteils hintergreifen. Zur Montage werden die Schenkel mittels eines O-Rings zu einem Bündel geformt, um diese in das Montageloch einfädeln zu können. Während des Einfädelns des Bündels in das Montageloch wird der O-Ring weggedrückt, wodurch dieser die Schenkel freigibt und diese sich radial spreizen können.
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Aus der
DE 10 2012 024 653 A1 ist ein Entkopplungselement für eine Schraubverbindung zur Dämpfung der Übertragung von Schwingungen zwischen einem durch die Schraubverbindung miteinander verbindbaren ersten und zweiten Bauteil bekannt. Das Entkopplungselement umfasst eine Hülse aus Metall mit einer in Längsrichtung verlaufenden Durchgangsöffnung für einen Bolzen der Schraubverbindung und mit einem am Außenumfang der Hülse befestigten Elastomerkörper. Die Hülse bildet einenends eine Anlageschulter aus, an welche sich ein Zentrierabschnitt der Hülse anschließt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein im Hinblick auf den Stand der Technik alternatives Entkopplungselement zu schaffen, welches einfach in der Herstellung und Montage ist sowie ohne wesentliche Einschränkung in weiten Grenzen eine Einstellung seiner Steifigkeit erlaubt. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem derartigen Entkopplungselement zur Verfügung zu stellen.
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Ausgehend von einem Entkopplungselement für eine Schraubverbindung zwischen zumindest einem ersten und einem zweiten Bauteil, mit einem metallenen Kernelement, welches einen langgestreckten Abschnitt aufweist, der einenends in einen Kopfabschnitt zur axialen Abstützung des Entkopplungselement am ersten Bauteil übergeht, und mit einem den langgestreckten Abschnitt und den Kopfabschnitt des Kernelements zumindest teilweise bedeckenden langgestreckten Elastomerelement, wobei das Elastomerelement im Bereich des dem Kopfabschnitt gegenüberliegenden Endes des langgestreckten Abschnitts des Kernelements einen nach radial außen gerichteten Ringflansch aufweist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der Ringflansch zum Zwecke des Einsetzens des Entkopplungselements in eine Aufnahmeöffnung des ersten Bauteils federelastisch vom Kopfabschnitt weg faltbar ist, indem der Ringflansch zum einen in seinem Wurzelbereich eine Materialausdünnung aufweist und zum anderen, Ringsegmente aufweisend, segmentiert ausgebildet ist.
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Durch diese Maßnahme ist es dem Ringflansch ermöglicht, allein durch die axiale Bewegung des Entkopplungselements innerhalb der Aufnahmeöffnung und Austritts des Ringflansches aus der besagten Aufnahmeöffnung sich sukzessive selbsttätig zu entfalten und in seine ursprüngliche radiale Ausgangstellung zurückzubewegen, wodurch der Ringflansch hinter die Kante der Aufnahmeöffnung reicht und so verliersicher am ersten Bauteil fixiert ist. Ein Überdrücken des Entkopplungselements respektive des Elastomerelements ist hier entbehrlich. Dadurch ist eine Einstellung der Steifigkeit des Entkopplungselements ohne Einschränkung in weiten Grenzen erlaubt. Durch die Materialausdünnung im Wurzelbereich des Ringflansches sowie die segmentierte Ausbildung des Ringflansches ist die Faltbarkeit desselben vorteilhaft erleichtert.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
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Danach sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Ringsegmente durch dieselben voneinander separierende, radial verlaufende Durchbrechung gebildet, die sich weiter bevorzugt ausgehend vom Wurzelbereich des Ringflansches keilförmig erweitern. Alternativ können die Ringsegmente auch durch Ausnehmungen, Einschnitte oder Materialausdünnungen im Ringflansch gebildet sein, welche ebenfalls das Falten des Ringflansches respektive der gebildeten Ringsegmente während der Montage des Entkopplungselements erleichtern. Wie die Erfindung noch vorsieht, kann sich an das dem Kopfabschnitt gegenüberliegende Ende des langgestreckten Abschnitts des Kernelements ein axial erstreckender Zapfen anschließen, dessen Durchmesser geringer dem Durchmesser des langgestreckten Abschnitts des Kernelements ist. Besagter Zapfen dient im Wesentlichen der Zentrierung des Entkopplungselements in einer korrespondierenden Bohrung des zweiten Bauteils. Zur Realisierung der Schraubverbindung weist der langgestreckte Abschnitt des Kernelements oder alternativ der langgestreckte Abschnitt des Kernelements samt Zapfen ausgehend vom dem Kopfabschnitt gegenüberliegenden Ende bevorzugt eine sich axial erstreckende Sacklochbohrung mit Innengewinde auf, in welche eine sich am zweiten Bauteil axial abstützende Befestigungsschraube einschraubbar ist. Alternativ kann auch eine auch den Kopfabschnitt durchsetzende Durchgangsbohrung zur Aufnahme einer Befestigungsschraube vorgesehen sein, welche sich dann mittels eines Schraubenkopfes und einer zugeordneten Schraubenmutter axial am ersten und zweiten Bauteil abstützt. Um die Montage für den Werker noch weiter zu erleichtern, kann dem Ringflansch ein zangen- oder hülsenförmiges Montagehilfsmittel zum Verformen des Ringflansches im Sinne der Erfindung, nämlich zum Falten des Ringflansches vom Kopfabschnitt weg hin zur Längsmittenachse des Entkopplungselements zugeordnet oder zuordenbar sein. Vorteilhaft ist das Elastomerelement durch einen elastomeren Kunststoff, der seinerseits bevorzugt an das metallene Kernelement angespritzt ist, oder durch einen Gummi, der bevorzugt auf das metallene Kernelement aufvulkanisiert ist, gebildet. Besonders vorteilhaft ist das Entkopplungselement der vorbeschriebenen Art zur elastischen Abstützung und Befestigung eines ersten Bauteils in Form eines Lenkgetriebes eines Kraftfahrzeugs an einem zweiten Bauteil einer aufbauseitigen Struktur des Kraftfahrzeugs einsetzbar.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Entkopplungselement der vorbeschriebenen Art.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
- 1 ein Entkopplungselement der erfindungsgemäßen Art in einem am Kraftfahrzeug montierten Zustand zur Befestigung eines Lenkgetriebes an einer aufbauseitigen Struktur des Kraftfahrzeugs,
- 2 das erfindungsgemäße Entkopplungselement in einer perspektivischen Einzelteildarstellung,
- 3 das Entkopplungselement nach 2 in einer Seitenansicht,
- 4 das Entkopplungselement nach 2 in einer Unteransicht,
- 5 das Entkopplungselement in einem vormontierten Zustand, und
- 6 in Anlehnung an 1 eine vergrößerte Darstellung des Entkopplungselements im endmontierten Zustand.
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1 zeigt zunächst ein Entkopplungselement 1 für eine Schraubverbindung 2 zwischen einem ersten Bauteil 3 und einem zweiten Bauteil 4 am Beispiel eines Lenkgetriebes einer insbesondere elektromechanischen Lenkung eines Kraftfahrzeugs 5, welches Kraftfahrzeug 5 der besseren Übersichtlichkeit halber im Detail nicht näher dargestellt ist. Das erste Bauteil 3 ist durch besagtes Lenkgetriebe gebildet, wogegen das zweite Bauteil 4 ein Bauteil 4 der aufbauseitigen Struktur des Kraftfahrzeugs 5, vorliegend ein Hilfsrahmen ist. Das erste Bauteil 3 (Lenkgetriebe) ist zur Verhinderung, zumindest jedoch Minderung der Übertragung von Schwingungen und Körperschall unter Vermittlung des besagten Entkopplungselements 1 mit dem zweiten Bauteil 4 (Hilfsrahmen) verschraubt.
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Das Entkopplungselement 1 besteht im Wesentlichen aus einem metallenen, insbesondere aus Stahl bestehenden Kernelement 6 und einem das Kernelement 6 teilweise bedeckenden Elastomerelement 7. Das Kernelement 6 weist einen langgestreckten Abschnitt 6a auf, der einenends in einen Kopfabschnitt 6b zur axialen Abstützung des Entkopplungselements 1 an einer ersten Stirnkante 8 (1 und 5) einer nicht zeichnerisch dargestellten Aufnahmeöffnung des ersten Bauteils 3 übergeht. Der Kopfabschnitt 6b ragt radial über den langgestreckten Abschnitt 6a hinaus und bildet so einen Kragen 9 am Kernelement 6 aus. Das Elastomerelement 7 ist durch einen elastomeren Kunststoff, der seinerseits bevorzugt an das metallene Kernelement 6 angespritzt ist, oder durch einen Gummi, der bevorzugt auf das metallene Kernelement 6 aufvulkanisiert ist, gebildet und bedeckt vorliegend zum einen den langgestreckten Abschnitt 6a des Kernelements 6 und zum anderen den unteren, respektive den der ersten Stirnkante 8 der Aufnahmeöffnung des ersten Bauteils 3 zugewandten Bereich des besagten Kragens 9 (vgl. insbes. 2 bis 4).
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Im Bereich des dem Kopfabschnitt 6b gegenüberliegenden Endes des langgestreckten Abschnitts 6a des Kernelements 6 weist das Elastomerelement 7 einen nach radial außen gerichteten Ringflansch 10 auf. Der Ringflansch 10 ist zum Zwecke des Einsetzens des Entkopplungselements 1 in die besagte Aufnahmeöffnung des ersten Bauteils 3 federelastisch vom Kopfabschnitt 6b weg, d. h. in Montagerichtung 11 des Entkopplungselements 1 in besagte Aufnahmeöffnung gesehen, zur Mittenlängsachse 12 des Entkopplungselements 1 hin faltbar (3). Das Kernelement 6 und das Elastomerelement 7 samt Ringflansch 10 sind derart dimensioniert, dass der Ringflansch 10 im montierten Zustand unmittelbar hinter einer zweiten Stirnkante 13 (1, 5 und 6) der Aufnahmeöffnung des ersten Bauteils 3 angeordnet ist und sich bevorzugt axial an die zweiten Stirnkante 13 anschmiegt.
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Der Ringflansch 10 weist in seinem Wurzelbereich eine Materialausdünnung 14 auf, wodurch die Faltbarkeit des Ringflansches 10 erleichtert ist. Die Materialausdünnung 14 ist vorliegend keilförmig ausgebildet (3). Darüber hinaus ist der Ringflansch 10 segmentiert ausgebildet, um die Faltbarkeit des Ringflansches 10 noch weiter zu erleichtern (2-6). Vorliegend sind lediglich beispielgebend vier Ringsegmente 15a-d ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind dabei die Ringsegmente 15a-d durch dieselben voneinander separierende, radial verlaufende Durchbrechungen 16 gebildet, die sich weiter bevorzugt ausgehend vom Wurzelbereich des Ringflansches 10 keilförmig erweitern. Alternativ können die Ringsegmente 15a-d auch durch Ausnehmungen, Einschnitte oder Materialausdünnungen im Ringflansch 10 gebildet sein, welche ebenfalls das Falten des Ringflansches 10 respektive der gebildeten Ringsegmente 15a-d während der Montage des Entkopplungselements 1 erleichtern (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Wie insbesondere den 3-6 weiter zu entnehmen ist, schließt sich an das dem Kopfabschnitt 6b gegenüberliegende Ende des langgestreckten Abschnitts 6a des Kernelements 6 ein axial erstreckender Zapfen 17 an, dessen Durchmesser geringer dem Durchmesser des langgestreckten Abschnitts 6a des Kernelements 1 ist (vgl. insbes. 3 und 4). Besagter Zapfen 17 dient im Wesentlichen der Zentrierung des Entkopplungselements 1 in einer nicht zeichnerisch dargestellten korrespondierenden Bohrung des zweiten Bauteils 4.
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Zur Realisierung der Schraubverbindung 2 weisen bevorzugt der langgestreckte Abschnitt 6a des Kernelements 6 und der sich daran anschließende Zapfen 17 ausgehend vom dem Kopfabschnitt 6a gegenüberliegenden Ende eine sich axial erstreckende Sacklochbohrung 18 (3 und 4) mit einem nicht zeichnerisch dargestellten Innengewinde auf, in welche eine in 1 dargestellte und sich am zweiten Bauteil 4 axial abstützende Befestigungsschraube der besagten Schraubverbindung 2 einschraubbar ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung in ihrer Funktion beschrieben. Gesetzt den Fall, ein erstes Bauteil 3, vorliegend ein Lenkgetriebe, soll an einem zweiten Bauteil 4, wie einem Hilfsrahmen eines Kraftfahrzeugs 5, mittels einer Schraubverbindung 2 schwingungs- und akustisch entkoppelt befestigt werden, so wird zumindest ein Entkopplungselement 1 der vorbeschriebenen Art bereitgestellt und dessen Ringflansch 10 derart gefaltet, dass dieser vom Kopfabschnitt 6b weg weist und parallel oder annähernd parallel zur Mittenlängsachse 12 des Entkopplungselements 1 gerichtet ist. Bevorzugt ist dabei der Außendurchmesser des langgestreckten Teils des Entkopplungselements 1 größer dem sich einstellenden Außendurchmesser des gefalteten Ringflansches 10. Um die Montage für den Werker zu erleichtern, kann dabei dem Ringflansch 10 ein nicht zeichnerisch dargestelltes zangen- oder hülsenförmiges Montagehilfsmittel zum Verformen respektive Falten des Ringflansches 10 zugeordnet sein. Im Anschluss daran wird das Entkopplungselement 1 mit dem gefalteten Ringflansch 10 voran axial in die nicht zeichnerisch dargestellte Aufnahmeöffnung des ersten Bauteils 3 eigesetzt, bis sich der vom Kopfabschnitt 6b gebildete Kragen 9 mittelbar über das Elastomerelement 7 an der dem zweiten Bauteil 3 abgewandten ersten Stirnkante 8 der besagten Aufnahmeöffnung des ersten Bauteils 3 axial abstützt. Während des Austritts des Ringflansches 10 aus der Aufnahmeöffnung entfaltet sich dieser sukzessive, bis dieser wieder seine ursprüngliche oder nahezu ursprüngliche radiale Ausgangstellung eingenommen hat und wie bereits oben erwähnt, sich bevorzugt axial an die zweite Stirnkante 13 anschmiegt (vgl. 5). Das Entkopplungselement 1 ist so verliersicher am ersten Bauteil 3 fixiert. Hiernach wird das zweite Bauteil 4 an das erste Bauteil 3 angeschlossen, indem der Zapfen 17 in die nicht zeichnerisch dargestellte korrespondierende Bohrung des zweiten Bauteils 4 eingeführt wird. Schlussendlich wird im Hinblick auf 1 die Befestigungsschraube von unten, die Bohrung des zweiten Bauteils 4 durchdringend, in die mit dem Innengewinde ausgebildete Sacklochbohrung 18 eingeschraubt und festgezogen, wodurch sich der elastomere Ringflansch 10 sowohl an das erste als auch an das zweite Bauteil 3, 4 anschmiegt und das Entkopplungselement 1 seine endgültige Funktionslage einnimmt (1 und 6). Durch unterschiedliche Anordnung von elastischem Material im Bereich des Kopfabschnitts 6b und des Ringflansches 10 kann ohne Einschränkung die axiale Steifigkeit des Entkopplungselements 1 in weiten Grenzen eingestellt werden.
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Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel stell auf eine Sacklochbohrung 18 ab, in welche eine Befestigungsschraube eingeschraubt wird. Alternativ und demgemäß durch die Erfindung mit erfasst, kann auch eine auch den Kopfabschnitt 6b durchsetzende Durchgangsbohrung zur Aufnahme einer Befestigungsschraube vorgesehen sein, welche sich dann mittels eines Schraubenkopfes und einer zugeordneten Schraubenmutter axial am ersten und zweiten Bauteil 3, 4 abstützt (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Überdies beschränkt sich die Erfindung nicht auf den vorstehend beschriebenen konkreten Einsatz des Entkopplungselements 1, sondern erfasst jedwede Schraubverbindung 2 zur Schwingungs- und akustischen Entkopplung zumindest eines ersten von einem zweiten Bauteil 3, 4 unter Zuhilfenahme zumindest eines Entkopplungselements 1 der erfindungsgemäßen Art.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Entkopplungselement
- 2
- Schraubverbindung
- 3
- erstes Bauteil
- 4
- zweites Bauteil
- 5
- Kraftfahrzeug
- 6
- Kernelement
- 6a
- langgestreckter Abschnitt
- 6b
- Kopfabschnitt
- 7
- Elastomerelement
- 8
- erste Stirnkante
- 9
- Kragen
- 10
- Ringflansch
- 11
- Montagerichtung (Entkopplungselement 1)
- 12
- Mittenlängsachse (Entkopplungselement 1)
- 13
- zweite Stirnkante
- 14
- Materialausdünnung
- 15a-d
- Ringsegmente
- 16
- Durchbrechung
- 17
- Zapfen
- 18
- Sacklochbohrung
