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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stützlager für eine Feder- und Dämpfungsvorrichtung einer Radaufhängung eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Dokumente
US 6 923 461 B2 und
DE 36 20 774 A1 offenbaren beispielhaft ein gattungsbildendes Stützlager einer Feder- und Dämpfungsvorrichtung einer Radaufhängung eines Fahrzeugs.
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Die
US 2015/0158362 A1 beschreibt ein schwingungsisolierendes Stützlager für eine Feder- und Dämpfungsvorrichtung einer Radaufhängung eines Fahrzeugs, das eine nichtlineare Kraft-Weg-Abhängigkeit aufweist.
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Eine Ausführung eines Schnell-Montage-Stützlagers für eine Feder- und Dämpfungsvorrichtung einer Radaufhängung eines Fahrzeugs mit einer Schnappverbindung offenbart die
EP 0 282 144 A2 .
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Aus der
US 2003/0222386 A1 ist des Weiteren eine Kombination eines Federsitzisolators mit einem Schwingungstilger bekannt.
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Die
CN 201763883 U beschreibt ein Schwingungsdämpfersystem mit mehreren parallel angeordneten Federn und einem Dämpfer.
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Feder- und Dämpfungsvorrichtungen für Fahrzeuge, zum Beispiel in Form von Feder- bzw. Dämpferbeinen, werden zum Beispiel zur Aufhängung von Rädern am Fahrzeugaufbau verwendet. Hierbei sind die Feder- und Dämpfungsvorrichtungen in der Regel mit ihren oberen Enden über ein Stützlager elastisch gegen den Fahrzeugaufbau bzw. eine Karosserie des Fahrzeugs abgestützt bzw. mit diesem/dieser verbunden. Die elastische Abstützung am Fahrzeugaufbau dient dabei der Geräusch- und Schwingungsisolierung, so dass beispielsweise Schwingungen der Feder- und Dämpfungsvorrichtung nicht oder nur sehr geringfügig auf den Fahrzeugaufbau bzw. die Fahrzeugkarosserie übertragen werden.
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Wird das elastische Stützlager sehr weich ausgelegt, so kann dadurch eine sehr gute Schwingungsisolierung erreicht werden. Ein Nachteil eines weichen Stützlagers ist allerdings ein relativ schlechtes Ansprechverhalten der Feder- und Dämpfungsvorrichtung. Umgekehrt führt ein hart ausgelegtes Stützlager zu einem besonders guten Ansprechverhalten der Feder- und Dämpfungsvorrichtung. Der Nachteil eines sehr harten Stützlagers ist allerdings eine nur eingeschränkte Schwingungsisolierung.
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Zur Lösung dieses Zielkonflikts ist ein in seiner Elastizität bzw. Steifigkeit über einen kolbenartigen Aktuator veränderbares Stützlager beispielsweise in der
DE 10 2014 001 660 A1 vorgeschlagen worden. Die Bewegung des Kolbens kann hierbei pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch erfolgen. Hierdurch wird eine entsprechende Betätigungskraft auf den Kolben und über diesen auf ein eine Kolbenstange eines Stoßdämpfers am Fahrzeugaufbau lagerndes Gummilager aufgebracht, um das Gummilager zu komprimieren und dadurch dessen Steifigkeit einzustellen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Stützlager für eine Feder- und Dämpfungsvorrichtung einer Radaufhängung eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, bereitzustellen, dessen Härte, das heißt dessen Steifigkeit bzw. Elastizität, automatisch in Abhängigkeit von einem Beladungszustand des Fahrzeugs einstellbar ist. Darüber hinaus soll das Stützlager einen vergleichsweise einfachen und kompakten Aufbau aufweisen, so dass es sich nach außen, insbesondere in seinen äußeren Abmessungen, im Wesentlichen nicht anders darstellt, als ein herkömmliches Stützlager.
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Diese Aufgabe wird durch ein Stützlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
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Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Stützlager für eine Feder- und Dämpfungsvorrichtung einer Radaufhängung eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, ein erstes elastisch verformbares Lagerelement, über welches eine Kolbenstange der Dämpfungsvorrichtung elastisch mit einem Gehäuseteil verbunden ist, und ein zweites elastisch verformbares Lagerelement, über welches eine Schraubenfeder der Federvorrichtung elastisch am Gehäuseteil abgestützt ist.
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Der Begriff „Gehäuseteil“ ist im Sinne der vorliegenden Erfindung weit auszulegen und soll dazu dienen, ein Bauteil zu definieren, welches das Stützlager wenigstens teilweise (gehäuseähnlich) umgibt, wie zum Beispiel bei einem Federbeindom. Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass das Gehäuseteil kein separates Bauteil sein muss, mittels welchem dann das Stützlager bevorzugt mit einem Fahrzeugaufbau bzw. mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist, sondern auch von einem Teil des Fahrzeugaufbaus bzw. der Fahrzeugkarosserie selbst gebildet sein kein, der das Stützlager im Bereich seiner Anbindungsposition am Fahrzeugaufbau bzw. an der Fahrzeugkarosserie wenigstens teilweise umgibt.
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Gemäß der Erfindung ist weiterhin eine mechanische Kopplung zwischen den beiden Lagerelementen vorgesehen, die bei einer Längenänderung des zweiten Lagerelements in Axialrichtung der Schraubenfeder infolge ihrer Krafteinwirkung hierauf eine gleichgerichtete Längenänderung des ersten Lagerelements bewirkt. Auf diese Weise wird das erste Lagerelement, über welches die Kolbenstange elastisch mit dem Gehäuseteil verbunden ist, abhängig von der Vorspannung des zweiten Lagerelements, über welches die Schraubenfeder elastisch am Gehäuseteil abgestützt ist, durch die Krafteinwirkung der Schraubenfeder auf das zweite Lagerelement ebenfalls, das heißt automatisch in Abhängigkeit von dem Beladungszustand des Fahrzeugs, vorgespannt.
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Die statische, von der Schraubenfeder auf das zweite Lagerelement ausgeübte Federkraft drückt das zweite Lagerelement abhängig von dem Beladungszustand des Fahrzeugs mehr oder weniger stark zusammen, so dass dieses eine Längenänderung in Axialrichtung der Schraubenfeder abhängig von ihrer ausgeübten Federkraft erfährt. Aufgrund der erfindungsgemäßen mechanischen Kopplung der beiden Lagerelemente miteinander wird wenigstens ein Teil dieser axialen Längenänderung des zweiten Lagerelements auf das erste Lagerelement übertragen, so dass auch dieses seine Länge erfindungsgemäß in gleicher Richtung ändert, wodurch es ebenfalls in Axialrichtung der Schraubenfeder mehr oder weniger stark zusammengedrückt wird. Die auf diese Weise erzeugte statische Vorspannung des ersten Lagerelements bewirkt, dass sich die Steifigkeit des ersten Lagerelements in Abhängigkeit von dieser Vorspannung ändert. Je größer die von dem zweiten Lagerelement auf das erste Lagerelement übertragene Vorspannung ist, desto steifer und härter verhält sich das erste Lagerelement. Dementsprechend führt eine schwerere Beladung des Fahrzeugs zu einer steiferen Anbindung der Dämpfungsvorrichtung bzw. der Kolbenstange am Gehäuseteil bzw. am Fahrzeugaufbau/an der Fahrzeugkarosserie. Hierdurch verbessern sich die Fahreigenschaften des Fahrzeugs automatisch in Abhängigkeit von dem Beladungszustand des Fahrzeugs in der bereits hierin eingangs beschriebenen Weise.
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Bevorzugt sind beide elastisch verformbaren Lagerelemente als Elastomerlager, insbesondere als Gummilager, ausgebildet.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Lagerelement und das zweite Lagerelement jeweils ringförmig ausgebildet sind, wobei das zweite Lagerelement das erste Lagerelement konzentrisch umgebend angeordnet ist und die mechanische Kopplung ein ringscheibenförmiges Koppelelement umfasst, das die beiden Lagerelemente miteinander verbindet. Die konzentrische Anordnung der Lagerelemente ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau des Stützlagers, bei dem die Schraubenfeder der Federvorrichtung dann ebenfalls konzentrisch um die Kolbenstange der Dämpfungsvorrichtung angeordnet sein kann. In dieser Ausgestaltung unterscheidet sich das erfindungsgemäße Stützlager in seinen Außenabmessungen im Wesentlichen nicht von den Außenabmessungen eines herkömmlichen Stützlagers.
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Bevorzugt kann zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerelement ein radialer Abstand vorgesehen sein, so dass sich die beiden Lagerelemente nicht direkt berühren. Dies stellt in vorteilhafter Weise einen Freiraum zwischen den beiden Lagerelementen bereit, in den sie sich bei ihrer Kompression durch die Schraubenfeder (zweites Lagerelement) bzw. durch das Koppelelement (erstes Lagerelement) in radialer Richtung, das heißt lateral, ausdehnen können.
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Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Lagerelement eine an das Gehäuseteil angrenzende Oberseite und eine dieser gegenüberliegende Unterseite auf. Das Koppelelement ist hierbei flächig, insbesondere vollflächig, mit der Unterseite des erstens Lagerelements verbunden. Hierdurch wirkt die von dem zweiten Lagerelement auf das erste Lagerelement übertragene Kraft gleichmäßig auf das erste Lagerelement ein, was eine gleichmäßige Vorspannung des ersten Lagerelements zur Folge hat.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das zweite Lagerelement eine an das Gehäuseteil angrenzende Oberseite und eine dieser gegenüberliegende Unterseite aufweist, gegen die die Schraubenfeder abgestützt ist. Hierbei ist das Koppelelement zwischen der Oberseite und der Unterseite mit dem zweiten Lagerelement verbunden. Dies bietet den Vorteil, dass das zweite Lagerelement sowohl eine gute Schwingungsisolierung der Schraubenfeder gegenüber dem Gehäuseteil als auch eine Anbindungsstelle für das Koppelelement bereitstellen kann.
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Besonders bevorzugt kann das Koppelelement wenigstens teilweise im Inneren des zweiten Lagerelements aufgenommen sein. Einerseits kann hierdurch eine Verstärkung des zweiten Lagerelements durch das Koppelelement erreicht werden und andererseits wird auf diese Weise eine Anbindung des Koppelelements an das zweite Lagerelement ermöglicht, die besonders einfach zu realisieren und durch den Formschluss zwischen dem zweiten Lagerelement und dem Koppelelement sicher, fest und beständig ist.
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Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Koppelelement ein Dämpfungselement umfasst, das die Übertragung der Längenänderung zwischen den beiden Lagerelementen dämpft. Dieses Dämpfungselement bewirkt in erster Linie, dass dynamische (hochfrequente) Krafteinwirkungen der Schraubenfeder auf das zweite Lagerelement zum Beispiel während des Betriebs des Fahrzeugs lediglich gedämpft auf das erste Lagerelement übertragen werden. Auf diese Weise können unerwünschte Resonanzschwingungen zwischen den beiden Lagerelementen verhindert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften, da in ihrem Aufbau einfach zu realisierenden Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Koppelelement zwei konzentrisch zueinander angeordnete Ringscheiben, zwischen denen das Dämpfungselement die Ringscheiben miteinander verbindend eingefügt ist.
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Bevorzugt kann das Dämpfungselement aus einem Kunststoff gebildet sein, der eine hohe Dämpfung bereitstellt.
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Das Koppelelement kann vorzugsweise aus Metall gebildet sein, um eine gute Kraftübertragung zwischen den beiden Lagerelementen bereitstellen zu können.
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Des Weiteren kann das Koppelelement an dem ersten Lagerelement und/oder an dem zweiten Lagerelement durch Vulkanisieren befestigt sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert wird. In diesen Zeichnungen zeigen schematisch:
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1 eine Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Stützlagers gemäß der Erfindung, und
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2 eine Längsschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Stützlagers gemäß der Erfindung.
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In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 stellt schematisch eine Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Stützlagers 1 gemäß der Erfindung dar. Das gezeigte Stützlager 1 dient der Anbindung einer Feder- und Dämpfungsvorrichtung 2 bzw. 3 einer Radaufhängung (nicht näher dargestellt) eines ebenfalls nicht weiter dargestellten Fahrzeugs mit einem Aufbau bzw. einer Karosserie (beides nicht dargestellt) des Fahrzeugs.
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Wie in 1 dargestellt ist, umfasst die Federvorrichtung 2 eine herkömmliche Schraubenfeder 4 und die Dämpfungsvorrichtung 3 umfasst einen herkömmlichen Stoßdämpfer, der im Wesentlichen aus einem Dämpferrohr 5 und einer darin axial beweglichen Kolbenstange 6 besteht.
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1 ist weiter zu entnehmen, dass die Kolbenstange 6 der Dämpfungsvorrichtung 3 über ein erstes elastisch verformbares Lagerelement 7 elastisch mit einem Gehäuseteil 8, zum Beispiel einem Federbeindom, verbunden ist. Hierzu kann die Kolbenstange 6 beispielsweise mittels einer Schraubenmutter 10 fest mit einer Befestigungsscheibe 11 verbunden sein, die wiederum fest im Inneren des ersten Lagerelements 7, das heißt zwischen einer an das Gehäuseteil 8 angrenzenden Oberseite des ersten Lagerelements 7 und einer dieser gegenüberliegenden Unterseite, aufgenommen und mit diesem fest verbunden ist, bevorzugt durch Vulkanisieren. Das erste Lagerelement 7 ist ebenfalls vorzugsweise durch Vulkanisieren an seiner Oberseite mit dem Gehäuseteil 8 verbunden. Durch diese Anordnung der Befestigungsscheibe 11 im Inneren des ersten Lagerelements 7 ist die Kolbenstange 6 gegenüber dem Gehäuseteil 8 schwingungsisoliert mit diesem verbunden.
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Ferner ist, wie in 1 gezeigt, bei dem Stützlager 1 die Schraubenfeder 4 der Federvorrichtung 3 über ein zweites elastisch verformbares Lagerelement 9 elastisch am Gehäuseteil 8 abgestützt.
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Bei dem in 1 dargestellten Stützlager 1 ist nun eine mechanische Kopplung zwischen den beiden Lagerelementen 7 und 9 vorgesehen, die bei einer Längenänderung des zweiten Lagerelements 9 in Axialrichtung der Schraubenfeder 4 infolge ihrer Krafteinwirkung hierauf eine gleichgerichtete Längenänderung des ersten Lagerelements 7 bewirkt. So führt beispielsweise eine unterschiedlich hohe Beladung des Fahrzeugs zu einer unterschiedlich starken statischen Krafteinwirkung der Schraubenfeder 4 auf das zweite Lagerelement 9, das wiederum hierdurch mehr oder weniger stark durch die Schraubenfeder 4 in seiner Längsrichtung komprimiert wird. Die auf diese Weise hervorgerufene Längenänderung des zweiten Lagerelements 9 wird durch die mechanische Kopplung zwischen dem zweiten Lagerelement 9 und dem ersten Lagerelement 7 auf das Letztgenannte wenigstens teilweise übertragen.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Stützlagers 1 sind das erste Lagerelement 7 und das zweite Lagerelement 9 jeweils ringförmig ausgebildet, wobei das zweite Lagerelement 9 das erste Lagerelement 7 konzentrisch umgebend angeordnet ist. Wie 1 weiter zu entnehmen ist, umfasst die mechanische Kopplung ein ringscheibenförmiges Koppelelement 12, das die beiden Lagerelemente 7 und 9 miteinander verbindet und beispielsweise aus Metall gebildet sein kann. Hierzu ist das Koppelelement 12 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel des Stützlagers 1 einerseits flächig, insbesondere vollflächig, mit der Unterseite des ersten Lagerelements 7 fest verbunden, vorzugsweise durch Vulkanisieren, und andererseits teilweise im Inneren des zweiten Lagerelements 9 aufgenommen und mit diesem fest verbunden, bevorzugt ebenfalls durch Vulkanisieren.
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Wie in 1 zu erkennen ist, weist das zweite Lagerelement 9 des dargestellten Stützlagers 1 eine sich in Axialrichtung der Schraubenfeder 4 erstreckende größere Länge auf als das erste Lagerelement 7. Dementsprechend ist das Koppelelement 12 zwischen einer an dem Gehäuseteil 8 angrenzenden Oberseite des zweiten Lagerelements 9 und einer dieser gegenüberliegenden Unterseite, gegen die sich die Schraubenfeder 4 abstützt, mit dem zweiten Lagerelement 9 verbunden. Die Abstützung der Schraubenfeder 4 am Gehäuseteil 8 erfolgt somit trotz Aufnahme des Koppelelements 12 im Inneren des zweiten Lagerelements 9 weiterhin schwingungsisoliert.
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2 stellt schematisch eine Längsschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Stützlagers 13 gemäß der Erfindung dar. Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des Stützlagers 13 unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Stützlager 1 im Wesentlichen lediglich durch den Aufbau des Koppelelements.
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Das im Ausführungsbeispiel des Stützlagers 13 verwendete Koppelelement umfasst zwei konzentrisch zueinander angeordnete Ringscheiben 14 und 15, von denen die Ringscheibe 14 relativ zur Ringscheibe 15 radial innen angeordnet ist, das heißt die Ringscheibe 15 ist relativ zur Ringscheibe 14 radial außen angeordnet. Die Ringscheiben 14 und 15 können beispielsweise aus Metall gebildet sein.
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Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Stützlagers 13 ist die Ringscheibe 14 flächig, insbesondere vollflächig, mit dem ersten Lagerelement 7 fest verbunden, bevorzugt durch Vulkanisieren. Die Ringscheibe 15 ist, wie in 2 gezeigt, wenigstens teilweise im Inneren des zweiten Lagerelements 9 zwischen dessen Ober- und Unterseite aufgenommen und mit diesem vorzugsweise durch Vulkanisieren fest verbunden.
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Wie 2 weiter zu entnehmen ist, ist zwischen den Ringscheiben 14 und 15 ein Dämpfungselement 16 die Ringscheiben 14 und 15 miteinander verbindend eingefügt, das bevorzugt aus einem Kunststoff mit einer hohen Dämpfung gebildet sein kann. Das Dämpfungselement 16 dämpft die Übertragung der Längenänderung zwischen den beiden Lagerelementen 7 und 9, so dass zwischen diesen keine (hochfrequenten) Resonanzschwingungen auftreten können.
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Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Stützlager sind nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen. So sind zum Beispiel auch andere Ausgestaltungen des Koppelelements außer dem hierin beschriebenen ringscheibenförmigen Aufbau denkbar, obwohl dieser als besonders einfach und kostengünstig herzustellend angesehen wird. Beispielsweise könnte das Koppelelement auch einen stufenförmigen Querschnitt aufweisen und somit von der reinen Scheibenform abweichen. So ließen sich beispielsweise Höhenunterschiede der Anbindung des Koppelelements an dem ersten und zweiten Lagerelement ausgleichen.
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In bevorzugter Ausführung wird das erfindungsgemäße Stützlager zur Verbindung einer Feder- und Dämpfungsvorrichtung einer Radaufhängung mit einem Aufbau bzw. einer Karosserie eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stützlager
- 2
- Federvorrichtung
- 3
- Dämpfungsvorrichtung
- 4
- Schraubenfeder
- 5
- Dämpferrohr
- 6
- Kolbenstange
- 7
- Erstes elastisches Lagerelement
- 8
- Gehäuseteil
- 9
- Zweites elastisches Lagerelement
- 10
- Schraubenmutter
- 11
- Befestigungsscheibe
- 12
- Koppelelement
- 13
- Stützlager
- 14
- Koppelelement, innere Ringscheibe
- 15
- Koppelelement, äußere Ringscheibe
- 16
- Dämpfungselement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6923461 B2 [0002]
- DE 3620774 A1 [0002]
- US 2015/0158362 A1 [0003]
- EP 0282144 A2 [0004]
- US 2003/0222386 A1 [0005]
- CN 201763883 U [0006]
- DE 102014001660 A1 [0009]
