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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen Aktuator einer verstellbaren Stabilisatoranordnung, wobei das Gehäuse einen Verbindungsbereich umfasst, der auf einer ersten Seite mit der verstellbaren Stabilisatoranordnung verbindbar ist, und auf einer zweiten Seite mit dem Aktuator verbindbar ist, und wobei der Verbindungsbereich einen Außendurchmesser aufweist, der von einem ersten auf einen zweiten Außendurchmesser entlang einer Außenkontur in einem Übergangsbereich übergeht, und wobei der erste Außendurchmesser größer ist als der zweite Außendurchmesser.
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Die Erfindung betrifft weiter einen Aktuator für eine verstellbare Stabilisatoranordnung.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen Aktuator einer verstellbaren Stabilisatoranordnung, wobei ein Verbindungsbereich zur Verbindung mit der verstellbaren Stabilisatoranordnung auf einer ersten Seite und zur Verbindung mit dem Aktuator auf einer zweiten Seite hergestellt wird, und wobei der Verbindungsbereich mit einem Außendurchmesser ausgebildet wird, der von einem ersten auf einen zweiten Außendurchmesser entlang einer Außenkontur in einem Übergangsbereich übergeht, und wobei der erste Außendurchmesser größer ausgebildet wird als der zweite Außendurchmesser.
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In Fahrwerken von Kraftfahrzeugen sind die Räder bzw. Radaufhängung der jeweiligen Achse über Stabilisatoren untereinander und mit dem Fahrzeugaufbau verbunden, um insbesondere bei Kurvenfahrten die aufgrund von Querbeschleunigung auftretende Wankneigung des Fahrzeugaufbaus, also dessen Seitenneigung in Kurven zu reduzieren. Beim einseitigen Einfedern des Rades gegenüber dem Fahrzeugaufbau bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs übt ein beispielsweise als Drehstabfeder ausgebildete Stabilisator, der an seinen Enden mit den Rädern bzw. Radaufhängung verbunden ist, eine kopierende Bewegung auf das gegenüberliegende Rad bzw. die Radaufhängung aus. Daraus ergibt sich eine verminderte Seitenneigung.
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Der Stabilisator wiederum wird über Pendelstützen mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Die während einer Fahrt auftretenden Auf- und Abwärtsbewegungen des Fahrzeugs werden über die Pendelstützen an den Stabilisator weitergegeben.
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Durch einen Aktuator, der zwischen zwei Teilabschnitten eines geteilten Stabilisators angeordnet wird und diese zueinander verdrehen kann, können zusätzliche gezielte Stabilisierungsmomente erzeugt werden, was zu einer aktiven Verhinderung von Wankbewegungen und damit einer Optimierung des Einlenk- und Lastwechselverhaltens des Fahrwerks führt.
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Aus der
DE 10 2015 206 274 A1 ist ein verstellbarer Wankstabilisator bekannt geworden. Der Wankstabilisator umfasst dabei einen um seine Längsachse drehbeweglich im Fahrzeug angeordneten, als Schwenkmotor ausgebildeten Aktuator, welcher ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse mit einem Deckel aufweist und zwei Stabilisatorhälften, welche zur Übertragung eines Drehmoments stirnseitig mit dem Gehäuse des Aktuators verbunden sind. Durch die Anbindung der verstellbaren Stabilisatoranordnung an den Aktuator wird der Deckel des Aktuators insbesondere auf Torsion beansprucht. Da zwischen der Anbindung des verstellbaren Wankstabilisators und dem Gehäuse des Aktuators neben hohen Biegekräften hohe Drehmomente zu übertragen sind, bildet sich im Verlauf des Gehäusedeckels eine Spannungsspitze aus, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit von Beschädigungen, beispielsweise Spannungsrissen oder dergleichen vergrößert.
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Hierzu ist es aus der
DE 10 2011 082 243 A1 bekannt geworden, in Übergangsbereichen zwischen unterschiedlichen Querschnitten bzw. Durchmessern gerundete Konturen auf Basis von Halbellipsen einzusetzen, um Material- und Kerbspannungen und damit Versagenshäufigkeiten zu reduzieren. Allerdings benötigen diese einen relativ hohen Bauraum oder stellen in beengten Verhältnissen nur unzureichend eine Reduktion von Spannungen bereit. Da allgemein im Bereich des Deckels von verstellbaren Stabilisatoren sehr hohe Biege- und Torsionsspannungen auftreten, gleichzeitig der Bauraum äußerst beschränkt ist, besteht weiterhin die Gefahr von Material- und Kerbspannungen und damit eine erhöhte Versagenshäufigkeit des Wankstabilisators.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Gehäuse für einen Aktuator einer verstellbaren Stabilisatoranordnung, einen Aktuator sowie eine verstellbare Stabilisatoranordnung zur Verfügung zu stellen, welche eine gleichmäßige Belastung ermöglicht und gleichzeitig die Versagenshäufigkeit und die Gefahr von Material- und Kerbspannungen auch bei äußerst geringem zur Verfügung stehendem Bauraum reduziert. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen Aktuator einer verstellbaren Stabilisatoranordnung zur Verfügung zu stellen, welches eine gleichmäßigere Belastung des Gehäuses, eine verminderte Versagenshäufigkeit und die Gefahr von Material- und Kerbspannungen reduziert und eine kostengünstige und einfache Herstellung des Gehäuses ermöglicht.
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In einer Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben bei einem Gehäuse für einen Aktuator einer verstellbaren Stabilisatoranordnung, wobei das Gehäuse einen Verbindungsbereich umfasst, der entlang einer Drehachse des Aktuators auf einer ersten Seite mit der verstellbaren Stabilisatoranordnung verbindbar ist, und auf einer zweiten Seite mit dem Aktuator verbindbar ist, und wobei der Verbindungsbereich einen Außendurchmesser bezogen auf die eine Drehachse des Aktuators aufweist, der von einem ersten auf einen zweiten Außendurchmesser entlang einer Außenkontur in einem Übergangsbereich übergeht, und wobei der erste Außendurchmesser größer ist als der zweite Außendurchmesser, dadurch, dass die Außenkontur in dem Übergangsbereich zwischen erstem und zweitem Außendurchmesser zumindest einen Abschnitt aufweist, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der zweite Außendurchmesser und/oder dass auf der zweiten Seite des Verbindungsbereichs ein Hohlraum angeordnet ist, der durch eine Innenkontur des Verbindungsbereichs zumindest teilweise begrenzt wird, und dass die Außenkontur zumindest teilweise in dem Übergangsbereich zwischen erstem und zweitem Außendurchmesser einen im Wesentlichen gleichen Verlauf zur Bereitstellung einer annährend konstanten Wandstärke aufweist.
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In einer weiteren Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben bei einem Aktuator für eine verstellbare Stabilisatoranordnung dadurch, dass der Aktuator ein Gehäuse gemäß einem der Ansprüche 1-8 aufweist und dass der Verbindungsbereich des Gehäuses auf der ersten Seite mit der verstellbaren Stabilisatoranordnung verbindbar ist und auf der zweiten Seite mit dem Aktuator verbunden ist.
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In einer weiteren Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einer verstellbaren Stabilisatoranordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Aktuator gemäß Anspruch 9, wobei der Verbindungsbereich des Gehäuses des Aktuators auf der ersten Seite mit der verstellbaren Stabilisatoranordnung verbunden ist, insbesondere mittels einer Schweißverbindung.
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In einer weiteren Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben bei einem Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen Aktuator einer verstellbaren Stabilisatoranordnung, wobei ein Verbindungsbereich zur Verbindung mit der verstellbaren Stabilisatoranordnung auf einer ersten Seite entlang einer Drehachse des Aktuators und zur Verbindung mit dem Aktuator auf einer zweiten Seite entlang der Drehachse des Aktuators hergestellt wird, und wobei der Verbindungsbereich mit einem Außendurchmesser ausgebildet wird, der von einem ersten auf einen zweiten Außendurchmesser entlang einer Außenkontur in einem Übergangsbereich übergeht, und wobei der erste Außendurchmesser größer ausgebildet wird als der zweite Außendurchmesser, dadurch, dass die Außenkontur in dem Übergangsbereich zwischen erstem und zweiten Außendurchmesser mit zumindest einem Abschnitt ausgebildet wird, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der zweite Außendurchmesser, und/oder dass auf der zweiten Seite des Verbindungsbereichs ein Hohlraum ausgebildet wird, der durch eine Innenkontur des Verbindungsbereichs zumindest teilweise begrenzt wird, und dass die Außenkontur zumindest teilweise in dem Übergangsbereich zwischen erstem und zweitem Außendurchmesser mit einem im Wesentlichen gleichen Verlauf zur Innenkontur zur Bereitstellung einer annähernd konstanten Wandstärke ausgebildet wird.
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Mit anderen Worten erfolgt die Ausbildung der Außenkontur in dem Übergangsbereich zwischen erstem und zweitem Außendurchmesser mit einem im Wesentlichen gleichen Verlauf zur Innenkontur zur Bereitstellung einer im Wesentlichen oder annähernd konstanten Wandstärke. Unter dem Begriff „annähernd“ in Bezug auf die Wandstärke ist eine Abweichung von weniger als 30% der mittleren Wandstärke, vorzugsweise weniger als 20%, insbesondere weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 5%, insbesondere weniger als 2% zu verstehen. Der Begriff „im Wesentlichen“ in Bezug auf den gleichen Verlauf von Innen- und Außenkontur ist so zu verstehen, dass der Verlauf von Innen- und Außenkontur so erfolgt, dass eine annähernd konstante Wandstärke bereitgestellt wird.
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Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit Material- und Kerbspannungen auch bei äußerst beengten Platzverhältnissen reduziert werden können. Mit anderen Worten werden Spannungsspitzen durch die entsprechende Kontur bzw. Konturen auf eine breitere Fläche verteilt. Damit wird insbesondere durch ein Zusammenspiel von Außenkontur und Innenkontur eine gleichmäßigere Belastung, insbesondere zu einem sogenannten Körper gleicher Festigkeit ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine einfache und gleichzeitige kostengünstige Implementierung ermöglicht wird.
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Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Außenkontur im Übergangsbereich zumindest in einem Abschnittsbereich mit kontinuierlich verändertem Außendurchmesser bezogen auf die Drehachse des Aktuators ausgebildet. Vorteil hiervon ist, dass dadurch eine weitere Reduktion von Spannungsspitzen ermöglicht wird, gleichzeitig die Flexibilität hinsichtlich des beschränkten Bauraum erhöht wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Außenkontur in dem zumindest einen Abschnitt ellipsenförmig ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache Implementierung bei entsprechend reduzierten Bauraum. Alternativ oder zusätzlich kann der Verlauf der Außenkontur auch in ovaler Form oder basierend auf einer Exponentialfunktion, Hyperbelfunktion, Kotangensfunktion und/oder Tangensfunktion ausgebildet sein. Der Verlauf der Außenkontur kann hierbei im Übergangsbereich in unterschiedlichen Abschnitten unterschiedliche Formen aufweisen, beispielsweise in einem ersten Abschnitt ellipsenförmigen, in einem zweiten Abschnitt hyperbolischen und in einem dritten Abschnitt einen Verlauf basierend auf einer Tangensfunktion aufweisen, wobei die Übergänge zwischen den jeweiligen Abschnitten stetig bzw. kontinuierlich sind.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Außenkontur ellipsenförmig anhand von ineinander übergehenden zumindest zwei Abschnitten unterschiedlicher Ellipsen ausgebildet. Einer der damit erzielten Vorteile ist zum einen eine einfache Implementierung, zum anderen kann dabei beispielsweise der zumindest eine Abschnitt mit geringerem Außendurchmesser als der zweite Außendurchmesser auf einfache Weise ermöglicht werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind zumindest eine Länge und/oder Orientierung der jeweiligen Halbachsen der zumindest zwei Ellipsen unterschiedlich. Auf diese Weise kann die Außenkontur auf flexible Weise zum einen an den beengten Bauraum angepasst werden und gleichzeitig Spannungsspitzen reduziert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der zumindest eine Abschnitt ellipsenförmig ausgebildet. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit auf einfache Weise der zumindest eine Abschnitt für die Außenkontur bereitgestellt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der zumindest eine Abschnitt teilweise ellipsenförmige Kontur auf und schließt sich an einen ellipsenförmig ausgebildeten Bereich der Außenkontur an, wobei die ellipsenförmige Kontur des Abschnitts auf einer Ellipse basiert, von der zumindest eine Halbachse größer ist als die Ellipse, auf der der ellipsenförmige Bereich der Außenkontur basiert. Damit lässt sich auf besonders einfache Weise ein sich vergrößernder Außendurchmesser des zumindest einen Abschnitts bereitstellen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der zumindest eine Abschnitt an seinem einen Ende einen Außendurchmesser der Größe des zweiten Außendurchmessers auf. Mit anderen Worten wird dadurch der zumindest eine Abschnitt im Außenkonturverlauf nach einem Verjüngen des Außendurchmesser von dem ersten Außendurchmesser auf den zweiten Außendurchmesser bereitgestellt, was darüber hinaus, insbesondere bei beengten Bauraum, eine gleichmäßigere Belastung ermöglicht und damit die Versagenshäufigkeit des Gehäuses reduziert.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
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Dabei zeigen
- 1 in schematischer Form und im Querschnitt einen Teil eines Gehäuses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 in schematischer Form und im Querschnitt den Übergangsbereich eines Gehäuses gemäß der 1; und
- 3 in schematischer Form Schritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Gehäuses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt in schematischer Form und im Querschnitt einen Teil eines Gehäuses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Im Detail ist in 1 ein Teil eines Gehäuses 1 für einen Aktuator 5 für eine verstellbare Stabilisatoranordnung eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Das Gehäuse 1 weist einen Verbindungsbereich 2 zum Verbinden mit der verstellbaren Stabilisatoranordnung auf. Das Gehäuse ist spiegelsymmetrisch zu einer Drehachse 12 des Aktuators 5 ausgebildet. Das Gehäuse 1 ist hierbei von links nach rechts entlang der Drehachse 12 in 1 auf einer ersten Seite 3 - in 1 links - mit einem sich von einem ersten Außendurchmesser 100 auf einen zweiten Außendurchmesser 101 verjüngenden Bereich mittels einer Außenkontur 6 ausgebildet. Auf der gegenüberliegenden zweiten Seite 4 ist das Gehäuse 1 mit dem Aktuator verbunden. Mit anderen Worten erfolgt die Verbindung zum Aktuator 5 über den ersten Außendurchmesser 100. Zwischen Gehäuse 1 und Aktuator 5 wird auf der zweiten Seite 4 ein Hohlraum 9 gebildet, der mit einer Innenkontur 7 versehen ist. Die Außenkontur 6 verläuft in einem Übergangsbereich 11 von dem ersten Außendurchmesser 100 zu senkrecht zur Drehachse 12. Noch vor Erreichen des zweiten Außendurchmessers 101 geht die Außenkontur 6 in einen ellipsenförmigen Verlauf über. Genauer verläuft die Außenkontur 6 ausgehend von dem ersten Außendurchmesser 100 zunächst senkrecht zur Drehachse 12, anschließend ist der ellipsenförmige Verlauf derart, dass der Außendurchmesser des Gehäuses 1 den zweiten Außendurchmesser 101 in einem Abschnitt 8 unterschreitet und weiter dann erneut ansteigt, bis dieser den zweiten Außendurchmesser 101 erreicht. Mit anderen Worten wird hierdurch eine Hinterschneidung bei Blickrichtung entlang der Drehachse 12 gebildet. Im linken Endbereich der Außenkontur 6 wird damit ein größerer Außendurchmesser als der minimale Außendurchmesser 103 der Außenkontur 6 erreicht. Die Differenz 102 zwischen dem minimalen Außendurchmesser 103 und dem zweiten Außendurchmesser 101 beträgt beispielsweise weniger als 10 %, insbesondere weniger als ein Prozent der Differenz zwischen ersten Außendurchmesser 100 und zweiten Außendurchmesser 101. Im Übergangsbereich 11, der grob L-förmig ausgebildet ist, ist die Wandstärke 10, also die Dicke des Materials des Gehäuses 1 zwischen Außenkontur 6 und Innenkontur 7 annähernd konstant, d. h. es wird ein Körper gleicher Festigkeit bereitgestellt. Mit anderen Worten sind die Verläufe von Außenkontur 6 und Innenkontur 7 im nichtvertikalen Übergangsbereich 11 aufeinander abgestimmt.
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2 zeigt in schematischer Form und im Querschnitt den Übergangsbereich eines Gehäuses gemäß der 1.
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Im Detail ist in 2 der Übergangsbereich 11 für ein Gehäuse 1 der 1 gezeigt. Hierbei verläuft die Außenkontur 6 zunächst vertikal zur Drehachse 12 und geht dann in einen ellipsenförmigen Verlauf gemäß einer ersten Ellipse 90 über. Anschließend geht der ellipsenförmige Verlauf gemäß der ersten Ellipse 90 in eine zweite Ellipse 91 über, die zum einen gegenüber der ersten Ellipse 90 hinsichtlich ihrer jeweiligen Halbachsen 91a, 91b gegenüber den Halbachsen 90a, 90b der ersten Ellipse 90 geneigt sind und wobei die jeweiligen Halbachsen 91a, 91b größer sind als die jeweiligen Halbachsen 90a, 90b der ersten Ellipse 90. Auf diese Weise wird ein Abschnitt 8 bereitgestellt, der einen Anstieg der Dicke bzw. des Außendurchmessers des Übergangsbereichs 11 in dem Verbindungsbereich 2 ermöglicht.
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3 zeigt in schematischer Form Schritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Gehäuses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Im Detail sind in 3 Schritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Gehäuses für einen Aktuator einer verstellbaren Stabilisatoranordnung gezeigt.
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Hierbei wird in einem Schritt S1 ein Verbindungsbereich zur Verbindung mit der verstellbaren Stabilisatoranordnung auf einer ersten Seite und zur Verbindung mit dem Aktuator auf einer zweiten Seite hergestellt. Der Verbindungsbereich wird dabei mit einem Außendurchmesser ausgebildet, der von einem ersten auf einen zweiten Außendurchmesser entlang einer Außenkontur in einem Übergangsbereich übergeht. Weiter wird der erste Außendurchmesser größer ausgebildet als der zweite Außendurchmesser.
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In einem weiteren Schritt S2 wird die Außenkontur in dem Übergangsbereich zwischen erstem und zweiten Außendurchmesser mit zumindest einem Abschnitt ausgebildet, dessen Außendurchmesser ansteigt.
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In einem alternativen oder zusätzlichen Schritt S3 wird auf der Innenseite des Verbindungsbereichs ein Hohlraum ausgebildet, der durch eine Innenkontur des Verbindungsbereichs zumindest teilweise begrenzt wird, und die Außenkontur wird zunächst teilweise in dem Übergangsbereich zwischen erstem und zweitem Außendurchmesser mit einem im Wesentlichen gleichen Verlauf zur Bereitstellung einer konstanten Wandstärke ausgebildet.
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Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile auf:
- • spannungsoptimierte Gestaltung des Gehäuses eines Aktuators für einen verstellbaren Stabilisator
- • einfache Implementierung
- • kostengünstige Implementierung
- • Reduzierung der Gefahr von Beschädigungen aufgrund von Spannungsspitzen
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Verbindungsbereich
- 3
- erste Seite
- 4
- zweite Seite
- 5
- Aktuator
- 6
- Außenkontur
- 7
- Innenkontur
- 8
- Abschnitt
- 9
- Hohlraum
- 10
- Wandstärke
- 11
- Übergangsbereich
- 12
- Drehachse
- 90
- erste Ellipse
- 90a,b
- Halbachse
- 91
- zweite Ellipse
- 91a,b
- Halbachse
- 100
- erster Außendurchmesser
- 101
- zweiter Außendurchmesser
- 102
- Differenz
- 103
- minimaler Außendurchmesser
- S1-S3
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015206274 A1 [0007]
- DE 102011082243 A1 [0008]
