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Die Erfindung betrifft ein Entkopplungselement zur Reduzierung von Körperschall, insbesondere zum Einsatz in einem Wärmeabschirmsystem.
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Ein gattungsgemäßes Entkopplungselement ist aus der
EP 1 548 246 B1 bekannt. Ein solches Kopplungselement besitzt eine Hülse und ein Dämpfungselement, welches die Hülse umgibt. Das Dämpfungselement ist radial außenseitig mit einem Befestigungselement an einem Wärmeabschirmteil befestigt. Ein solches Entkopplungselement weist radiales und axiales Spiel zwischen dem Dämpfungselement und dem Hülsenelement auf, so dass Klappergeräusche nicht immer vermeidbar sind. Zudem ist durch das Spiel sowohl in Axial- wie auch in Radialrichtung nicht immer vermeidbar, dass sich durch dynamische Bewegungen des Hülsenelementes relativ zum Dämpfungselement, welches radial außenseitig festgehalten ist, eine Deformation des Dämpfungselements durch schlagartiges Aufbrechen der Hülse bei Schwingungsbeaufschlagung einstellt.
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Weiterhin ist aus der
EP 3 293 411 A1 ein Entkopplungselement bekannt, welches zusätzlich zum Dämpfungselement, welches als Drahtgestrick ausgebildet sein kann, eine flache Spiralfeder besitzt, die das Radialspiel zwischen dem Dämpfungselement (Drahtgestrick) und der Hülse federnd abfangen soll.
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Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass durch den Langzeitbetrieb aufgrund der Kräfte, die durch die Schwingungsbeaufschlagung eingeleitet werden, lokal plastisch verformte Eindrückungen am Dämpfungselement auftreten können, insbesondere an den Stellen, an denen sich das Dämpfungselement an Drähten/Drahtwindungen der zweidimensionalen Spiralfeder abstützt.
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Hierdurch kann im Lauf der Zeit ein Spiel entstehen, welches dann im weiteren Verlauf dazu tendiert, sich zu vergrößern, wenn die schwingende Belastung anhält. In einem solchen Fall ist dann die gleiche Situation gegeben, wie die vorab beschriebene Variante, in der es zu Klappergeräuschen und dergleichen kommen kann.
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Weiterhin ist aus der
EP 3 252 340 A1 ein Entkopplungselement bekannt, welches aus einer Vielzahl von Einzelteilen aufgebaut ist und als schwingenden und entkoppelnden Bestandteil ein Paar von Spiralfedern vorsieht, welche sich radial außen am Wärmeabschirmteil abstützen und radial innen an Bünden einer Hülse abstützen. Dies erfolgt radial und axial spielfrei.
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Nachteilig bei diesem Element ist, dass zwischen dem Hülsenelement und dem Beschnittrand der Öffnung im Wärmeabschirmteil ein freier, nicht abgedeckter Spalt entsteht, durch den Wärme und gegebenenfalls auch Schall hindurchtreten kann, so dass ein unerwünschter Wärme- und Schalldurchtritt am Befestigungspunkt des Wärmeabschirmteils auftritt. Außerdem findet bei einem derartigen Element lediglich mikroskopische Reibung im Gefüge der Feder statt, wenn eine Auslenkung des Elements stattfindet. Für die Spiralfeder gibt es keinen Reibungspartner, so dass auch keine makroskopische Reibung in nennenswertem Maße, d. h. Reibung zweier Teile aneinander, stattfindet. Hieraus ergibt sich eine nur relativ geringe Dämpfung dieses Elements.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Entkopplungselement zur Reduzierung von Körperschall, insbesondere zum Einsetzen in einem Wärmeabschirmsystem anzugeben, welches optimale Abschirmwirkung sowohl hinsichtlich Wärmestrahlung wie auch hinsichtlich Schalldurchtritt am Befestigungspunkt des Wärmeabschirmteils bietet und diese Eigenschaften auch langfristig zur Verfügung stellt. Insbesondere soll eine Lebensdauer eines solchen Entkopplungselements verlängert und die anfänglichen Dämpfungswerte hinsichtlich von Schall- und/oder Wärmedämmung möglichst lange aufrechterhalten werden.
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Diese Aufgaben werden mit einem Entkopplungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Entkopplungselement zur Reduzierung von Körperschall gelöst, insbesondere zum Einsatz in einem Wärmeabschirmsystem, aufweisend ein Hülsenelement mit einer Durchstecköffnung zum Durchstecken eines Befestigungsmittels zur Befestigung an einem Befestigungspartnerteil, wobei sich die Durchstecköffnung in einer Axialrichtung A des Hülsenelements erstreckt und das Hülsenelement in einer Radialrichtung R abstehende Bünde aufweist, welche zueinander in der Axialrichtung A einen Abstand aufweisen, wobei zwischen den Bünden ein Dämpfungselement angeordnet ist, welches sich radial auswärts über die Bünde hinaus erstreckt und mittels eines Befestigungselements zur Befestigung an einem Wärmeabschirmteil vorgesehen ist und das Dämpfungselement als Metalldrahtgebilde ausgebildet ist, wobei das Dämpfungselement in Axialrichtung A elastisch vorgespannt in einer Lücke zwischen den Bünden des Hülsenelements angeordnet ist.
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Mit diesen Maßnahmen ist sichergestellt, dass das Dämpfungselement auch bei längerem Einsatz des Entkopplungselements in schwingungsbeladenem Lastfall kein Spiel in Axialrichtung aufbauen kann, welches zu unerwünschter Geräuschentwicklung, z. B. Klappern, oder zu einer verminderten Entkopplungsleistung, z. B. Dämpfung führen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Vorspannung des Dämpfungselements mittels eines zusätzlichen Federelements, welches in Axialrichtung A eine Kraft auf das Dämpfungselement ausübt, erfolgt.
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Diese Maßnahme dient insbesondere dazu, einerseits die axiale Vorspannung des Dämpfungselementes über lange Zeit sicherzustellen und andererseits kann mit einem zusätzlichen Federelement auch eine Federcharakteristik des Dämpfungselements in Axialrichtung feinfühlig beeinflusst werden und somit die Federcharakteristik/Dämpfungscharakteristik des Entkopplers einsatzfallspezifisch eingestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass zur axial vorgespannten Lagerung des Dämpfungselements eine Spiralfeder vorgesehen ist, welche in entspanntem Zustand eine im Querschnitt kegelstumpfförmige Raumform aufweist.
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Diese Maßnahme gibt eine bevorzugte Ausbildung des Federelements an. Eine Spiralfeder ist insbesondere geeignet, dass sie in Axialrichtung im vorgespannten Zustand wenig Bauhöhe besitzt (maximal eine Drahtstärke des die Spiralfeder ausbildenden Drahtes). Aufgrund der kegelstumpfförmigen Raumform bietet sich eine einfache Möglichkeit, die Vorspannkraft in Axialrichtung einzustellen und somit Einfluss zu nehmen auf die Dämpfungscharakteristik, wie auch auf die Lebensdauer des Entkopplungselements bzw. des Verschleißes des Dämpfungselements.
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In einer weiteren Ausführungsform des Entkopplers kann statt der im Querschnitt kegelstumpfförmigen Spiralfeder mit Vorteil auch eine Wellenscheibe, insbesondere eine einlagige Wellenscheibe eingesetzt werden. Die einlagige Wellenscheibe kann dabei in Axialrichtung A auf Materialstärke verpresst sein oder einen geringen Restfederhub aufweisen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist ein Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Vorspannung des Entkopplungselements durch elastische Verformung des Dämpfungselementes selbst erfolgt.
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Diese Maßnahme stellt eine besonders teilearme und einfach herzustellende Ausführungsform des Entkopplungselements dar. Für die Ausbildung dieser Ausführungsform des Entkopplungselements ist lediglich das Hülsenelement, das Dämpfungselement und das Befestigungselement erforderlich.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Vorspannung des Dämpfungselements selbst wenigstens einer der Bünde der Hülse wenigstens eine Durchsetzung aufweist, welche den Abstand zwischen den Bünden in Axialrichtung A reduziert.
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Mittels zumindest einer Durchsetzung in mindestens einem der Bünde der Hülse kann die lichte Weite der Lücke zwischen den Bünden der Hülse lokal verringert werden, so dass ein Klemm- oder Verformungsvorsprung entsteht und das Dämpfungselement lokal gegenüber seinem Ausgangszustand weiter verpresst wird. Da das Dämpfungselement aus einem Metalldrahtgebilde, insbesondere als verpresstes Drahtgestrick, ausgebildet ist, nutzt diese Maßnahme die axiale elastische Verformbarkeit des Dämpfungselements selbst zu seiner Vorspannung.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass die Durchsetzungen ringförmige, punktförmige oder linienförmige Verprägungen sind, welche den Vorsprung an mindestens einem der Bünde ausbilden, wobei der Vorsprung in Richtung zum anderen Bund hin vorspringt und den Abstand A zwischen den Bünden verkleinert.
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Diese Maßnahmen geben einige sinnvolle Raumformen für die Verprägungen an, welche in die Bünde eingebracht werden können und die axiale Vorspannung des Dämpfungselements über eine sehr lange Betriebszeit sicherstellen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verprägung in einem der Bünde angeordnet ist, und der die Verprägung aufweisende Bund hinsichtlich seiner Wanddicke geringer ist als der andere Bund, gegen das das Dämpfungselement durch die Durchsetzungen gedrückt wird.
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Damit sich das Dämpfungselement, welches aus seinem Drahtgebilde gebildet ist, gut abstützen kann, ist es empfehlenswert, denjenigen dem Bund, der die Verprägung/den Vorsprung zum klemmenden Halten/elastischen Verformen des Dämpfungselements aufweist, gegenüberliegenden Bund dicker auszubilden, damit dort eine massivere Auflagebasis vorhanden ist.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrag des Vorspringens der Verprägung etwa ein 1/20 bis 1/5, insbesondere 1/20 bis 1/10 einer Dicke des Dämpfungselementes gemessen in Axialrichtung A entspricht.
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Als Maß für die axiale Erstreckung des Vorsprungs/der Verprägung hat sich bei den üblichen Einsatzzwecken 1/20 bis 1/5, insbesondere 1/20 bis 1/10 der Dicke des Dämpfungselements bewährt. Hierbei wird das Dämpfungselement nicht soweit verpresst, dass deren Drahtabschnitte unelastisch „auf Block geht“. Zudem ist aber ein ausreichend fester Halt des Dämpfungselements einerseits und eine ausreichende elastische Verformung andererseits sichergestellt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass die konische Spiralfeder in Radialrichtung R an einer Innenseite der Hülse zwischen den Bünden anliegt und in einer Radialrichtung R nach außen die Bünde überragt.
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Mit dieser Ausbildung der konischen Spiralfeder kann auch hinsichtlich der geometrischen Verhältnisse (Hebelarme) in einfacher Art und Weise Einfluss auf die Federcharakteristik und Dämpfungscharakteristik des Dämpfungselements in Axialrichtung genommen werden. Je nach Federkraft der konischen Spiralfeder in Axialrichtung und je nach Radius des/der Angriffspunktes/e der konischen Spiralfeder am Dämpfungselement außerhalb der Hülse können unterschiedliche Gesamtfedercharakteristiken eingestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass sich das Dämpfungselement auf wenigstens zwei Windungen eines Drahtes, der die konische Spiralfeder bildet, abstützt, damit bei einer Biegung des insbesondere scheibenförmigen Dämpfungselements eine ausreichende Abstützung des Dämpfungselements in Axialrichtung A innerhalb der Bünde gewährleistet ist.
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Diese Maßnahme stellt eine besonders zweckmäßige konstruktive Ausgestaltung des Zusammenspiels zwischen Dämpfungselement und Spiralfeder dar. Da aufgrund einer Biegung des Dämpfungselementes (Versatz in Axialrichtung) eine Abstützung des Dämpfungselements innerhalb der Hülse notwendig ist, bietet es große Vorteile, diese Abstützung über zumindest zwei Windungen der Spiralfeder durchzuführen, da in diesem Fall ein besseres Auffangen von Biegemomenten über eine große Stützweite zweier benachbarter Drahtwindungen gewährleistbar ist.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement radial innenseitig, beabstandet zum Hülsenelement angeordnet ist.
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Diese Maßnahme bietet sich insbesondere dann an, wenn beabsichtigt ist, dass eine radial federnde Abstützung erst bei einer bestimmten Auslenkung des Entkopplungselementes in Radialrichtung erfolgen soll.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement einteilig mit einem angeformten ersten Bund und einem durch Umformen eines zylindrischen Abschnitts des Hülsenelements erhaltbaren zweiten Bund ausgebildet ist.
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Mit dieser Maßnahme kann die Teileanzahl des erfindungsgemäßen Entkopplungselements weiter reduziert werden, da das Hülsenelement lediglich aus einem einzigen Bauteil besteht, welches durch Umformung zu einem zwei Bünde aufweisenden Hülsenelement umgeformt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement zweiteilig aus zwei Halbhülsen zusammensteckbar (verpressbar) ausgebildet ist oder aus einem Halbhülsenelement und einem scheibenförmigen Element durch eine formschlüssige Verbindung herstellbar ist.
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Diese Maßnahmen stellen alternative Ausführungsformen der Hülsenelemente dar.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge zur elastischen Verformung des Dämpfungselements von einem Bund des Hülsenelements in die Lücke zwischen den Bünden weisend in die Richtung (Axialrichtung A) auf den anderen Bund hinweisend ausgebildet ist.
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Diese Maßnahme stellt eine vorteilhafte Ausführungsform der Anordnung der Verprägungen in dem/den Bund/Bünden dar.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement dadurch gekennzeichnet, dass beide Bünde des Hülsenelementes wenigstens einen der Vorsprünge aufweisen, welche in einer Draufsicht zueinander gegenüberliegend oder versetzt zueinander angeordnet sind.
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Diese Maßnahme dient zur weiteren individuellen Anpassung eines Dämpfungselements an den konkreten Lastfall geeignete Maßnahme vorzuschlagen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1: einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Entkopplungselements in einer ersten Ausführungsform;
- 2: einen Querschnitt durch ein Teil eines Hülsenelements der Ausführungsform gemäß 1;
- 3: eine Ausführungsform gemäß 1 in einer Perspektive in isometrischer Ansicht;
- 4: einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäß Entkopplungselements;
- 5: eine Ansicht auf eine bei der zweiten Ausführungsform gemäß 4 verwendeten kegelstumpfförmigen Spiralfeder in deren entspanntem Zustand;
- 6: eine teilgeschnittene vergrößerte Ansicht auf eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entkopplungselements.
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Ein erfindungsgemäßes Entkopplungselement 1 in einer ersten Ausführungsform ist in 1 im Querschnitt gezeigt. Ein solches Entkopplungselement weist ein Hülsenelement 2 auf, welches eine Durchstecköffnung 3 für ein Befestigungsmittel (nicht gezeigt), z. B. eine Schraube aufweist.
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Mittels eines solchen Befestigungsmittels ist das Entkopplungselement 1 an einem Befestigungspartnerteil 4 befestigbar. Das Hülsenelement 2 besitzt in einer Radialrichtung R innenliegend mindestens einen zylindrischen Abschnitt 5 sowie vom zylindrischen Abschnitt 5 radial nach außen abgehend einen ersten Bund 6 und einen zweiten Bund 7. In einer Axialrichtung A gesehen, sind der erste Bund 6 und der zweite Bund 7 zueinander beabstandet und bilden zwischen sich eine Lücke 8. Die lichte Weite der Lücke 8 in Axialrichtung A, gemessen zwischen unverprägten Abschnitten der Bünde 6, 7 sei mit t bezeichnet.
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In der Lücke 8 sitzt ein Dämpfungselement 9, welches bevorzugt in einer Ausgangsstellung eine radiale Lücke zwischen dem Hülsenelement 2 und dem Dämpfungselement 9 ausbildet, so dass das Dämpfungselement 9 mit einem gewollten Radialspiel gegenüber dem Hülsenelement 2 verschiebbar ist.
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Hinsichtlich der Dicke des Dämpfungselements 9, welches bevorzugt als Drahtgebilde, insbesondere als Metalldrahtgebilde, z. B. als ein verpresstes Drahtgestrick ausgebildet ist, ist das Dämpfungselement 9 derart ausgebildet, dass es axial möglichst spielfrei oder schwach vorgespannt verschieblich in der Lücke 8 sitzt. Dies dann, wenn man sich die weiter unten zu beschreibenden Durchsetzungen/Verprägungen wegdenkt.
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Das Dämpfungselement 9 ist radial außen mit einem Befestigungselement 10 eingefasst, welches in einer Draufsicht in Richtung der Axialrichtung A im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und im Querschnitt gemäß 1 S-förmig ausgebildet ist.
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Ein Bogenabschnitt des S-förmigen Querschnitts des Befestigungselements 10 umgibt dabei randlich außen das Dämpfungselement 9, wohingegen ein zweiter Bogenabschnitt des S-förmigen Befestigungselements 10 einen Lochrand 12 eines Loches in einem Wärmeabschirmteil 13 im Querschnitt umgibt und so das Entkopplungselement 1 mit dem Wärmeabschirmteil 13 verbunden ist. Mit einem derartigen, S-förmigen Befestigungselement 10 sitzt das Dämpfungselement 9 relativ zum Wärmeabschirmteil 13 auf einer Seite des Wärmeabschirmteils 13. Im vorliegenden Fall ist die Seite des Wärmeabschirmteils 13 auf der das Dämpfungselement 9 mittels des Befestigungselements 10 angeordnet ist, diejenige Seite, welche im montierten Zustand des Entkopplungselements 1 dem Befestigungspartnerteil 4 zugewandt ist. Je nach geometrischen Randbedingungen kann das Dämpfungselement 9 mittels des S-förmigen Befestigungselements 10 auch auf der gegenüberliegenden Seite des Wärmeabschirmteils 13 angeordnet sein.
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Zur axialen Vorspannung des Dämpfungselements 9 ist in der Ausführungsform gemäß 1 eine elastische Verformung des Dämpfungselements 9 selbst vorgesehen, welches als Drahtgebilde, z. B. als verpresstes Drahtgestrick, Drahtgewirk, Drahtgewebe, Drahtgewirke oder ein Drahtgewirr ausgebildet ist. Ein solches nicht massives, aus Draht aufgebautes Element besitzt ein für den vorgesehenen Einsatzfall ausreichend große elastische Verformbarkeit. Im Sinne der Erfindung als „elastisch verformbar“ ist ein Werkstoff/ein Bauteil anzusehen, wenn es aufgrund seiner Gestaltung elastische Eigenschaften in Dickenrichtung im Bereich der Lücke 8 aufweist. Nicht gemeint ist eine mikroelastische Verformung, die nicht praxisrelevant ist und natürlich jedem, nicht ideal starren Material zu eigen ist. Gemeint ist vielmehr eine doch makroskopische Elastizität, die über die reine Massivkörperelastizität des selben Werkstoffes hinausgeht.
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Zur axialen elastischen Vorspannung des Dämpfungselements 9 sind in einem der Bünde, hier im ersten Bund 6, Verprägungen 14 vorgesehen. Derartige Verprägungen 14, die im Querschnitt gemäß 1 als Einprägung gezeigt sind, bilden auf der gegenüberliegenden, der Lücke 8 zugewandten Seite des Bundes 6 Vorsprünge 15, welche die lichte Weite t der Lücke 8 lokal verengen. Bei einer wie vorbeschrieben auszuwählenden Dicke des Dämpfungselements 9, in etwa mit dem Maß der lichten Weite t der Lücke 8 hat eine solche Ausgestaltung zur Folge, dass die Verprägungen 14, welche die Vorsprünge 15 ausbilden, für eine elastische Verformung des Metalldrahtgebildes sorgen. Mit diesen Maßnahmen gelingt es, im Neuzustand des Entkopplungselements eine ausreichende elastische Vorspannung des Dämpfungselements 9 in Axialrichtung A sicherzustellen, so dass auch nach einer länger andauernden Vibrationsbelastung über die Lebensdauer des Entkopplungselements 1 eine definierte axiale spielfreie Halterung des Dämpfungselements 9 zwischen den Bünden 6, 7 sichergestellt ist. Durch eine solche festgelegte, axial vorgespannte (durch elastische Verformung) erreichte, langfristig spielfreie Lagerung des Dämpfungselements 9 in der Lücke 8 wird erreicht, dass die Schwingungsbelastung, sofern sie wenigstens eine Komponente in Axialrichtung A hat, durch einen Bereich des Drahtgestrickes außerhalb der Bünde im Wege einer Durchbiegung (welche schematisch mit dem Doppelpfeil 100 angedeutet ist) aufgefangen werden kann. Eine derartige Durchbiegung findet dann im Wesentlichen zwischen dem radial äußeren Ende der Bünde 6, 7 und der Einfassung des Dämpfungselements 9 durch das Befestigungselement 10 statt. Aus dieser Durchbiegung resultieren Biegemomente, die, wie weiter unten beschrieben, durch geeignete Maßnahmen innerhalb der Lücke 8 abzustützen sind. In der Ausführungsform gemäß 1 geschieht dies durch Anlage des Dämpfungselements 9 an den Bünden 6, 7 und/oder an den Vorsprüngen 15.
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Die Verprägungen 14 können eine beliebige Art von Durchsetzung sein. So können beispielsweise die Verprägungen 14 in einer Draufsicht in Axialrichtung auf einen der Bünde 6 oder 7 punktförmig, linienförmig oder sonstwie geartet ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass diese Verprägung auf der der Lücke 8 zugewandten Seite des Bundes, in dem die Verprägungen angebracht sind, einen Vorsprung 15 erzeugen, welche für eine elastische Verformung des Dämpfungselements 9 in Axialrichtung A sorgen und somit eine dauerhafte spielfreie Lagerung desselben gewährleisten.
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Besonders bevorzugt ist es, denjenigen Bund (hier erster Bund 6), der mit den Verprägungen 14 versehen wird, hinsichtlich seiner Wandstärke dünner auszugestalten als den anderen Bund (hier zweiter Bund 7). Dies hat zur Folge, dass der federnden axialen Vorspannung durch den einen Bund (hier erster Bund 6) ein massiver, die Vorspannung aufnehmender zweiter Bund 7 gegenüberliegt.
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Die Verprägungen 14 und die hieraus resultierenden Vorsprünge 15 können sowohl in einem Bund 6 im anderen Bund 7 vorgesehen sein, oder auch in beiden Bünden 6, 7, wobei insbesondere die Verprägungen 14 so angeordnet sind, dass sie in einer Draufsicht versetzt zueinander angeordnet sind. Je nach Elastizität des Dämpfungselements 9 in Axialrichtung A kann es auch sinnvoll sein, dass Verprägungen 14 und daraus resultierende Vorsprünge 15 in beiden Bünden 6 und 7 vorgesehen sind und sich gegenüberliegen, so dass in einem Querschnitt die lichte Weite t der Lücke 8 von beiden Bünden gegenüberliegend zueinander verengt wird.
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2 zeigt eine Halbhülse 20 des Hülsenelements 2 der Ausführungsform gemäß 1 in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung. Der Bund 6 weist im Querschnitt gesehen eine muldenförmige Verprägung 14 auf, welche derart weit durchgedrückt ist, dass gegenüber der Verprägung 14 zur Lücke 8 hin ein Vorsprung 15 ausgebildet ist.
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Im der vorliegenden Erfindung hat sich als Maß für die axiale Höhe h des Vorsprunges 15 ein Maß zwischen 1/20 bis 1/5, insbesondere 1/20 bis 1/10 der Dicke des Dämpfungselements 9 bewährt, wobei dieses Maß im Wesentlich dadurch beeinflusst ist, in wieweit sich in der Axialrichtung A das Dämpfungselement 9 elastisch verformen lässt.
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Hinsichtlich des Hülsenelements 2 sind mehrere Ausführungsform denkbar. Das Hülsenelement 2 gemäß der Ausführungsform nach 1 ist zweiteilig aus zwei Halbhülsen 20 aufgebaut, welche ineinander steckbar sind. Gleichwohl sind Lösungen denkbar, in denen eine Halbhülse 20 vorhanden ist und ein scheibenartiges Element, welches mit freien Endbereichen der Halbhülse formschlüssig verbunden wird, so dass das scheibenartige Element einen der Bünde 6, 7 bildet und die andere Halbhülse den zylindrischen Abschnitt 5 und den anderen der Bünde 6, 7 ausbildet.
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Weiterhin ist es möglich, das Hülsenelement 2 einteilig auszubilden, wobei ein Hülsenelementrohling (nicht gezeigt) einen der Bünde 6, 7 besitzt und einen verlängerten (unverformten) zylindrischen Abschnitt 5. Durch geeignete Umformung des zylindrischen Abschnitts 5 kann dieser radial nach außen umgebogen, radial außen zurückgebogen und radial innen endend umgeformt werden, so dass der zweite Bund aus einem umgefalzten Bereich des zylindrischen Abschnitts 5 des Hülsenelementrohlings gebildet ist.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Entkopplungselements in erster Ausführungsform, unter Bezugnahme auf 1 und 2 wie beschrieben. Die oben beschriebenen Bestandteile sind mit den oben beschriebenen Bezugszeichen versehen.
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In einer weiteren Ausführungsform gemäß 4 besitzt das Entkopplungselement 1 zur Herstellung der axialen Verspannung des Dämpfungselements 9 ein zusätzliches Bauteil, nämlich eine kegelstumpfförmige Spiralfeder 21, welche in der Axialrichtung A im entspannten Zustand (vgl. 5) eine Höhe h1 besitzt. Die Spiralfeder 21 besitzt mehrere Windungen 22, welche in Radialrichtung R spiralförmig (bevorzugt sich in Radialrichtung nicht berührend) angeordnet sind. In Axialrichtung A gesehen ist die Spiralfeder 21 von der entspannten Ausgangsstellung gemäß 5 mit der Höhe h1 auf eine Höhe h2 (vgl. 4) elastisch zusammendrückbar. Die Höhe h2 entspricht dabei insbesondere und besonders bevorzugt einem Drahtdurchmesser des die Spiralfeder 21 ausbildenden Windungsdrahtes. Im Ergebnis ist somit die Spiralfeder 21 in der Einbausituation zusammen mit dem Dämpfungselement 9 in der Lücke 8 zwischen den Bünden 6 und 7 plan und weist lediglich eine axiale Erstreckung vom Betrag der Drahtdicke auf.
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Durch eine derartige Vorspannung wird das Dämpfungselement 9 innerhalb der Lücke 8 axial vorgespannt gegen einen der Bünde 6 oder 7 gesetzt, je nachdem auf welcher Seite das Federelement 21 (Spiralfeder 21) angeordnet ist. Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass zu beiden Seiten des Dämpfungselements 9 je ein Federelement 21, insbesondere ausgebildet als Spiralfeder 21, vorhanden ist.
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Insbesondere ist es bevorzugt, dass das Dämpfungselement 9 innerhalb der Lücke 8, zwischen den Bünden 6, 7 mit wenigstens 2 Drahtwindungen 22 (Berührpunkte 23) in Kontakt steht. Mit einer derartigen Gestaltung kann ein Drehmoment, welches repräsentativ durch den Drehmomentpfeil M dargestellt ist, in günstiger Art und Weise in der Lücke 8 durch einen der Bünde 6 und die Berührpunkte 23 mit der Spiralfeder 21 abgestützt werden.
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Für die Spielfreiheit in Axialrichtung A sorgt das kegelstumpfförmige Spiralfederelement 21 über die Lebensdauer des Entkopplungselements 1.
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Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kopplungselements zeigt 6.
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Das Entkopplungselement gemäß der 6 entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform gemäß 1 mit folgenden Unterschieden. Der erste Bund 6 des Hülsenelements 2 weist eine im Querschnitt tellerfederartige Raumform auf und ist mit seiner Haupterstreckung in der Radialrichtung R vom zylindrischen Abschnitt 5 weg nach außen gerichtet. Die tellerfederartige Ausgestaltung des ersten Bundes 6 ist dabei derart vorgenommen, dass die Lücke 8 von einer lichten Weite t an einer radial innersten Position radial nach außen abnimmt, weil der erste Bund 6 derart schräggestellt zur Horizontalen (Horizontale in der 6) ausgerichtet ist, dass dieser das Dämpfungselement 9 ein Stück einquetscht und so federnd vorspannt. Die Lücke 8 ist sich somit in Radialrichtung R nach außen verjüngend ausgebildet. Der schräggestellte erste Bund 6 sorgt für die entsprechende elastische Vorspannung des Dämpfungselements 9, welche über die Lebensdauer eine spielfreie Halterung des Dämpfungselements 9 in der Lücke 8 sicherstellt.
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Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass das Entkopplungselement aufgrund der axialen Vorspannung des Dämpfungselements 9 innerhalb der Lücke 8 eine erhöhte Dämpfungswirkung bzw. eine erhöhte Klapperfreiheit und Geräuschreduzierung über die Lebensdauer aufweist, da eine auch langanhaltende Beaufschlagung des Entkopplungselements 1 elastisch innerhalb des Hülsenelements 2 aufgefangen wird, so dass in Axialrichtung A das Dämpfungselement 9 spielfrei aber radial verschieblich gehalten ist.
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Des Weiteren ist von Vorteil, dass die erfindungsgemäße Konzeption des Entkopplungselements keinen Wärmedurchtrittsspalt im Sinne eines freien Durchgangs aufweist, so dass eine erhöhte Schall- und/oder Wärmedämmung gegenüber dem Stand der Technik erwartbar ist.
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Zusammenfassend kann also angemerkt werden, dass die Aufgabe der Erfindung das Zurverfügungstellung eines Entkopplungselements ist, welches zu jedem Zeitpunkt der Lebensdauer, zu jedem Zeitpunkt der Schwingungseintragung (insbesondere unter Dauerbelastung) eine definierte und exakte Führung des Wärmeabschirmteils 13 zur Reduzierung von Übertragung von Körperschall gewährleistet. Neben der Reduzierung zur Übertragung von Körperschall ist auch eine besondere Abschirmung von Wärme wünschenswert.
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Die erste und dritte Ausführungsform löst die Aufgabe durch eine besondere Gestaltung der Bünde 6, 7 des Hülsenelements 2. Zudem ist die Lücke 8 zwischen den beiden Bünden 6, 7 der Dicke des Dämpfungselements 9 angepasst, so dass im Ausgangszustand kein axiales Spiel vorliegt. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Entkopplungselement 1 gleich zu Beginn der Auslenkung des Wärmesystems (bestehend aus Wärmeabschirmteil 13 und mindestens einem Entkopplungselement 1 gemäß der Erfindung) Körperschall reduzierend wirken kann. Zusätzlich ist die Form des Bundes an dessen radial äußeren Ende derart gewölbt oder anderweitig ge- und/oder verformt, dass beim Zusammenbau des Entkopplungselements 1 das Dämpfungselement 9 am radial äußeren Randbereich der Bünde 6, 7 eingedrückt wird. Aufgrund der Elastizität des Dämpfungselements 9 wird dieses an der genannten Stelle, d. h. an den Stellen der Vorsprünge 15 am radial äußeren Randbereich des mindestens eines Bundes 6, 7 vorgespannt. Durch die Vorspannung des Drahtgestricks (Dämpfungselement 9) wird kompensiert, dass unter Dauerbelastung des Entkopplungselements 1 ein axiales Spiel durch Verschiebungen/Deformationen im Drahtgestrickgefüge entsteht. Mit Hilfe dieser Maßnahme wird zu jedem Schwingungszeitpunkt, insbesondere unter Dauerbelastung, eine definierte und exakte Führung des Abschirmteils 13 gewährleistet.
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Des Weiteren ist eine Gleitbewegung des Dämpfungselements 9 (d. h des Drahtgestrickelements) zwischen den einfassenden Bünden 6, 7 durch Veränderung der Eindrückhöhe der Verprägungen 14 beeinflussbar. Bei der Ausführungsform des einteiligen Hülsenelements ist es möglich, die Eindrückhöhe beim Stauchvorgang des zweiten Hülsenbundes zu variieren. Folglich sind die dynamischen Steifigkeiten in axialer und radialer Richtung des Entkopplungselements 1 über die Eindrückhöhe für den jeweiligen Einsatzzweck modifizierbar.
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Beispielsweise kann die mechanische Belastbarkeit des Entkopplungselements 1 durch Vergrößerung der Eindrückhöhe erhöht werden. Der Vorteil der Anpassung der Eindrückhöhe anstelle der Drahtgestrickparameter, z. B. dessen Dichte, liegt darin, dass somit die Komponentenanzahl niedrig gehalten wird und geringe Materialkosten aufgrund von hoher Stückzahl realisierbar sind.
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Aus Obigem folgt, dass wesentliche Merkmale der Erfindung die Auslegung der Lücke zwischen den beiden Bünden 6, 7 ist, welche bevorzugt gleich der Dicke des Dämpfungselements 9 ist, so dass im Ausgangszustand kein axiales Spiel vorliegt.
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Ein weiterer wesentlicher Punkt ist, eine Vorspannung des Dämpfungselements 9 in der Axialrichtung A zur Erhöhung der Lebensdauer des Entkopplungselements 1. Die axiale Vorspannung kann durch die Verwendung einer konischen Spiralfeder 21 zur Vorspannung des Dämpfungselements 9 erreicht werden. Eine Wölbung oder Formung des Hülsenelementbundes zur Vorspannung des Dämpfungselements 9 ist ebenfalls denkbar.
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Hieraus ergibt sich eine exakte und definierte Führung des Wärmeabschirmteils 13 durch das erfindungsgemäße Entkopplungselement 1 zu jedem Schwingungszeitpunkt (insbesondere unter Dauerbelastung). Hierzu trägt eine Verringerung/Vermeidung des Auftretens von Spiel in axialer Richtung A auf unter Dauerbelastung bei.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, die Modifizierbarkeit der dynamischen Steifigkeit in Axialrichtung A und Radialrichtung R des Entkopplungselements durch Variation der Drahtgestrickeindrückhöhe (Eindrückreduzierung der lichten Weite t der Lücke 8) bzw. durch Vorspannung des Dämpfungselements 9 für den jeweiligen Einsatzzweck. Hieraus ergibt sich eine hohe Variabilität des erfindungsgemäßen Entkopplungselements 1 bei gleichzeitig geringer Komponentenanzahl, niedrigem Materialpreis aufgrund hoher Stückzahlen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Entkopplungselement
- 2
- Hülsenelement
- 3
- Durchstecköffnung
- 4
- Befestigungspartnerteil
- 5
- Zylindrischer Abschnitt
- 6
- Erster Bund
- 7
- Zweiter Bund
- 8
- Lücke
- 9
- Dämpfungselement
- 10
- Befestigungselement
- 12
- Lochrand
- 13
- Wärmabschirmteil
- 14
- Verprägung
- 15
- Vorsprung
- 20
- Halbhülse
- 21
- Federelement/Spiralfeder
- 22
- Windung
- A
- Axialrichtung
- R
- Radialrichtung
- M
- Drehmomentpfeil
- t
- lichte Weite
- h, h1, h2
- Höhe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1548246 B1 [0002]
- EP 3293411 A1 [0003]
- EP 3252340 A1 [0006]
