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Die Erfindung betrifft ein Motorlager gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Motorlager dienen zur Abstützung eines Motors gegenüber einer Karosserie eines Fahrzeugs. Dazu umfassen die Motorlager elastische Elemente, welche die Schwingungen des Motors elastisch aufnehmen und diese dadurch isolieren können. Die elastischen Lager sind häufig so ausgestaltet, dass sie die Kräfte des Motors in Fahrtrichtung (X-Richtung), etwa die Massenträgheitskräfte beim Bremsen und Beschleunigen, sowie die Gewichtskraft des Motors in Hochrichtung (Z-Richtung) aufnehmen. Das oder die elastischen Elemente können sich jedoch zumeist auch in Querrichtung (Y-Richtung) und Kombinationen daraus bewegen.
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Um die Bewegung des oder der elastischen Elemente zu begrenzen, können Motorlager eine oder mehrere Anschlagplatten umfassen. Anschlagplatten von Motorlagern dienen dazu, dass die elastischen Elemente in Querrichtung nicht direkt gegen die Karosserie anschlagen, sondern gegen die Anschlagplatten. Diese Platte schützt die Karosserie und muss für den Transport des Motorlagers zum Endkunden fest mit dem Lager verbunden sein. Schnappverbindungen können dabei eine Verbindungsmöglichkeit darstellen. Müssen zusätzliche Befestigungspunkte zwischen Anschlagplatten und Lagerhalter realisiert werden, so werden diese Platten häufig mittels einer Presspassung auf Zentrierstifte aufgeschoben. Da die Zentrierstifte zumeist Gussteile sind, sind die Passungen aufgrund von gussbedingt großen Abweichungen von den Sollmaßen schwierig einzustellen.
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Sofern es zu keiner Presspassung kommt, ist die Anschlagplatte gar nicht darüber fixiert. Sofern es zu einer zu straffen Presspassung kommt, kann die Anschlagplatte reißen. Eine zu straffe Presspassung führt zudem dazu, dass die Anschlagplatte starr am Lager fixiert ist. Betriebsbedingten Verwindungen der Anbindungsstruktur, etwa des Lagerhalters, kann die Anschlagplatte dann nicht folgen. Es kommt zu einer Spaltbildung oder zu Relativbewegungen zwischen der Anbindungsstruktur und in Folge dessen mitunter zu Geräuschen, Abrasion oder Feuchtigkeitseintritt in den Spalt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Motorlager mit einem Plattenelement zu schaffen, welches eine Fixierung am Lagerhalter ermöglicht und zugleich die Kardanikfreiheitsgrade möglichst gering einschränkt.
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Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.
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Erfindungsgemäß wird daher ein Motorlager für ein Fahrzeug vorgeschlagen, vorzugsweise für ein Nutzfahrzeug, wobei das Motorlager ein Lagerteil zum Verbinden mit einem Motor, einen Lagerhalter zum Verbinden mit einer Karosserie des Fahrzeugs und ein elastisches Polsterelement umfasst, welches das Lagerteil mit dem Lagerhalter verbindet, wobei das Motorlager in einer Quermittelebene liegt, in welcher eine Y-Achse angeordnet ist, entlang der das Polsterelement bewegbar ist, wobei das Motorlager ein Plattenelement umfasst, welches am Lagerhalter über zumindest eine Presspassungsverbindung angeordnet ist, um die Bewegung des Polsterelements in Richtung der Y-Achse zu begrenzen, wobei das Plattenelement zumindest zwei segmentierte Presspassungselemente zur Herstellung der zumindest einen Presspassungsverbindung umfasst.
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Die Y-Achse entspricht der Fahrzeugquerrichtung im üblichen Montagezustand. Eine davon abweichende Orientierung ist jedoch nicht ausgeschlossen. Im Montagezustand ist das Motorlager fest mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, um den Motor zu lagern. Die segmentierten Presspassungselemente fixieren zwar das Plattenelement, jedoch schränken sie die Kardanikfreiheitsgrade kaum ein. Damit ist die Biegeflexibilität des Plattenelements ebenfalls kaum durch die Presspassung behindert, so dass es zu keiner Spaltbildung zwischen Lagerhalter und der Platte kommt. Zudem ist die Anbindungsgeometrie in der Lage, einen ausreichenden Toleranzausgleich zu gewährleisten, so dass eine Fixierung, beispielsweise gegen Abrutschen von der Anbindungsgeometrie, sicher gegeben ist. Die Presspassungselemente können eine Verbindung ausschließlich mittels Kraftschluss, ausschließlich mittels Formschluss oder einer Kombination daraus erreichen. Sofern auch ein Formschluss vorliegt, greift zumindest ein Presspassungselement in ein korrespondierendes Formschlusselement ein.
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Die Segmentierung dient der verbesserten Anpassung oder dem besseren Nachfolgen der Oberfläche, an welcher die Presspassungselemente anliegen. Die einzelnen Presspassungselemente können sich grundsätzlich unabhängig voneinander an die Oberfläche anlegen. So kann eine sichere Verbindung gewährleistet und die Relevanz von hohen Maßtoleranzanforderungen gesenkt werden. Das Plattenelement kann einstückig oder gar stoffeinheitlich ausgebildet sein. Mittels der Erfindung ist auch die maßbezogene Nacharbeit der Anbindungsgeometrie nicht mehr nötig.
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Weiterbildungsgemäß können die Presspassungselemente zumindest abschnittsweise flexibel sein. Dadurch kann eine verbesserte Toleranz gegen Abweichungen von den Sollmaßen realisiert werden. Die Flexibilität kann konstruktiv, beispielsweise mittels einer Geometrieausgestaltung der Presspassungselemente, und/oder materialbedingt sein. Vorteilhaft ist, wenn nur die Presspassungselemente flexibel sind, jedoch die restliche Platte starr ausgebildet ist.
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Gemäß einer Weiterbildung des Motorlagers können zumindest die zwei segmentierten Presspassungselemente und/oder zumindest zwei segmentierte Presspassungselemente entgegengesetzte Wirkrichtungen aufweisen und/oder das Plattenelement zumindest einen Anlageabschnitt umfassen, an welchem eine Presspassungsverbindung ausgebildet ist. Durch die entgegengesetzte Wirkrichtung kann das Plattenelement bezüglich des Lagerhalters zentriert werden und eine gleichmäßige Spannungsverteilung erfolgen. Erfolgt die Zentrierung genau mit zwei Presspassungselementen, die entgegengesetzte Wirkrichtung haben oder anders ausgedrückt, liegen zwei Presspassungselemente in der Art gegenüber, dass sie ein Befestigungsmittel oder einen Zapfen fixieren, ohne dass dieser an einer dritten Stelle anliegt, so wirken beide Presspassungselemente wir ein Lager mit einem torsionalen Freiheitsgrad. Dieses hat zur Folge, dass das Plattenelement besonders gut den betriebsbedingten Verwindungen der Anbindungsstruktur folgen kann.
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Die Presspassungselemente können jedoch auch derart angeordnet sein, dass sie bezüglich einer Achse beispielsweise um 120° und somit äquidistant versetzt zueinander angeordnet sind. Sie können jedoch auch inäquidistant bezüglich einer Achse angeordnet sein. Ein Presspassungselement könnte beispielsweise auf +20°, eines auf -20° und eines auf 180° angeordnet sein, so dass ein Kräftegleichgewicht herrschen kann, obwohl kein Presspassungselement einem anderen gegenüberliegt.
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Eine Weiterbildung des Motorlagers kann vorsehen, dass der Lagerhalter zumindest ein Befestigungsmittel umfasst, vorzugsweise einen Zapfen, welcher vorzugsweise stoffeinheitlich mit dem Lagerhalter ausgebildet ist, an welchem die zumindest eine Presspassungsverbindung ausgebildet ist. Das Plattenelement kann beispielsweise in eine Befestigungsrichtung auf das Befestigungsmittel aufgeschoben werden, wodurch sich die Presspassung realisiert. Der Zapfen kann in Y-Richtung vom Lagerhalter abstehen, wodurch ein Anbringen des Plattenelements vereinfacht ist. Es sind auch zwei oder mehrere Zapfen denkbar.
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Es ist alternativ oder zusätzlich denkbar, dass bei dem erfindungsgemäßen Motorlager der Zapfen zylindrisch oder konisch ausgebildet ist. Der Konus erlaubt eine einfachere Montage, insbesondere wenn die Lagetoleranzen der Zapfen zueinander verhältnismäßig groß sind. Der Zapfen kann querschnittlich beispielsweise kreisförmig ausgestaltet sein und/oder Einwölbungen oder Einkerbungen umfassen, die sich zumindest abschnittsweise oder über dessen gesamte Länge in dessen Axialrichtung erstrecken. In die Einwölbungen oder Einkerbungen können beispielsweise zumindest ein Presspassungselement und/oder ein Anlageabschnitt eingreifen, um dort eine Presspassung zu realisieren. Außerdem können die Zapfen Formschlusselemente aufweisen, in die zumindest ein Presspassungselement eingreifen kann.
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Weiterbildungsgemäß kann das Plattenelement zumindest eine vorzugsweise durchgehende Ausnehmung aufweisen, in welcher vorzugsweise zwei Presspassungselemente und/oder zumindest ein Anlageabschnitt angeordnet ist/sind. Durch die Ausnehmung kann ein Zapfen ragen, an dessen Oberfläche dann die Presspassungselemente und/oder der Anlageabschnitt anliegt/anliegen. Der Rand der Ausnehmung kann dem Umfang der Querschnittsfläche des Zapfens mit einem in Umfangsrichtung gleichmäßigen Abstand folgen. Die zumindest zwei Presspassungselemente können sich bezüglich einem Zentrum der Ausnehmung gegenüberliegen. Denkbar ist, dass die Presspassungselemente ein Übermaß bezüglich des Zapfens ausbilden, um eine sichere Presspassung in jeder Lage zu realisieren. Denkbar ist, dass die Presspassungselemente zumindest über einen Bereich von 90° eines Kreisbogens entlang des Randes innerhalb der Ausnehmung verteilt sind, vorzugsweise 120°, weiter bevorzugt 180°, noch weiter bevorzugt 225°. Zwischen benachbarten Presspassungselementen kann ein Zwischenraum ausgebildet sein, welcher eine 0,5 bis 1 ,5-fache Breite der Breite eines benachbarten Presspassungselementes aufweist. Die Presspassungselement können gleichmäßig zueinander beabstandet sein und/oder eine gleichmäßige Breite aufweisen. Die Presspassungselement können ungleichmäßig zueinander beabstandet sein und/oder eine ungleichmäßige Breite aufweisen. Der Anlageabschnitt kann von dem Plattenelement selbst ausgebildet sein und/oder in die Einwölbung oder Einkerbung des Zapfens einragen, vorzugsweise presspassend. Das Plattenelement kann auch zwei oder mehrere solcher Ausnehmungen aufweisen. Vorzugsweise weist es zwei Ausnehmungen auf, welche spiegelsymmetrisch zu einer Quermittelebene angeordnet und ausgebildet sind, wobei sich die Quermittelebene in Querrichtung erstrecken kann.
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Weiterbildungsgemäß kann die zumindest eine durchgehende Ausnehmung von einem Ringabschnitt des Plattenelements umgeben sein, vorzugsweise ist der Ringabschnitt unflexibel. Der Ringabschnitt selbst kann von dem Plattenelement ausgebildet sein. An diesem unflexiblen abschnitt können sich in vorteilhafter Weise die Presspassungselemente abstützen.
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Weiterbildungsgemäß können die Presspassungselemente in Umfangsrichtung bezüglich einer Achse segmentiert sein. Die Achse kann zentral durch die Ausnehmung ragen. Der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Presspassungselementen kann sich entlang der Achse erstrecken.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Motorlagers können die Presspassungselemente einteilig, vorzugsweise stoffeinheitlich mit dem Plattenelement ausgebildet sein. Somit kann das Plattenelement in einfacher Weise aus Kunststoff mittels Spritzgussverfahren hergestellt werden. Vorzugsweise sind die Presspassungselemente hinterschneidungsfrei ausgebildet. Die Hinterschneidungsfreiheit führt dazu, dass eine einfache Spritzgussform verwendet werden kann, bei der auf einen andernfalls aufwändigen aber notwendigen drei- oder mehrteiligen Aufbau der Spritzgussform verzichtet werden kann. Zudem erleichtert oder ermöglicht die Hinterschneidungsfreiheit ein einfaches Entformen.
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Denkbar ist alternativ oder zusätzlich, dass bei dem Motorlager nach der Erfindung das Plattenelement zumindest einen Schnapphaken umfasst, mittels welchem das Plattenelement an dem Lagerhalter unabhängig von der Befestigung des Plattenelementes an dem mindestens einen Befestigungsmittel oder auf den Zapfen verrastet sein kann.
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Gemäß einer Weiterbildung können die Presspassungselemente als Haken oder Teilkugeln ausgeführt sein. Die Haken oder Teilkugel können sich in Richtung des Zapfens erstrecken. Die Teilkugeln oder sphärischen Abstützstrukturen weisen bei der Festlegung einen rotatorischen Freiheitsgrad auf. Das Plattenelement kann sich in diesem Freiheitsgrad gegenüber der Anbindungsgeometrie oder des Zapfens bewegen und so gut der Verwindung der Karosserie und des Lagerhalters folgen.
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Weiterbildungsgemäß können die Haken eine von einer Basis abragende Anlagezunge aufweisen, wobei die Anlagezungen entgegen einer Befestigungsrichtung an dem Lagerhalter verkippt verlaufen kann. Die Hakenbasis kann sich entlang der Achse durch die Ausnehmung erstrecken und einteilig, vorzugsweise stoffeinheitlich, mit dem Plattenelement ausgebildet sein. Die Hakenbasis kann mit dem Zungenelement einen Winkel oder ersten Winkel im Bereich von 60° bis 120°, vorzugsweise einen Winkel von 90° einschließen. Die dem Zungenelement zugewandte Oberfläche der Hakenbasis kann bezüglich der Achse verkippt verlaufen, wobei diese Oberfläche mit der Achse einen Winkel oder zweiten Winkel im Bereich von 10° bis 30°, vorzugsweise einen Winkel von 20° einschließt. Eine Zentralachse, entlang welcher sich die Anlagezunge erstreckt, kann mit der Achse einen Winkel oder dritten Winkel im Bereich von 50° bis 90°, vorzugsweise einen Winkel von 70° einschließen. Das freie Ende der Zungenelemente kann kugelförmig ausgestaltet sein, um rotatorische Freiheitsgrade zu ermöglichen.
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Denkbar ist alternativ oder zusätzlich, dass bei dem Motorlager nach der Erfindung der Lagerhalter ein Gussteil ist und/oder das Plattenelement aus einem Kunststoff gebildet ist.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittansicht durch das das erfindungsgemäße Motorlager,
- 2 eine Querschnittansicht durch das Motorlager nach 1 entlang der Linie II-II,
- 3 eine perspektivische Ansicht auf das erfindungsgemäße Motorlager,
- 4 eine perspektivische Ansicht auf einen Abschnitt eines Plattenelements gemäß erster Ausführung,
- 5 eine Schnittansicht durch das Plattenelement nach 4,
- 6 eine perspektivische Ansicht auf einen Abschnitt eines Plattenelements gemäß zweiter Ausführung und
- 7 eine Schnittansicht durch das Plattenelement nach 6.
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In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben. Bereits beschriebene Merkmale werden zur Vermeidung von Wiederholungen nicht erneut beschrieben und sind auf alle Elemente mit gleichen oder einander entsprechende Bezugszeichen anwendbar, sofern nicht explizit ausgeschlossen. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Motorlager 10, welches ein Lagerteil 12, einen Lagerhalter 14 und ein elastomeres Polsterelement 16 dazwischen umfasst. Das Motorlager 10 ist von einer Quermittelebene Q durchsetzt und so ausgerichtet, dass die X-Achse der Fahrtrichtung, die Y-Achse der Querrichtung und die Z-Achse der Hochrichtung entsprechen. Das Lagerteil 12 wird in Montagestellung fest mit einer Karosserie verbunden und das Lagerteil 12 wird fest mit einem Motor verbunden. Das Polsterelement 16 entkoppelt diese beiden voneinander. Das Polsterelement 16 kann sich in die drei Raumrichtungen und Kombinationen daraus bewegen, wobei es mittels X-Anschlägen XA und Z-Anschlägen ZA unter jeweiliger Zwischenschaltung eines Freiraums R oder Freiweges in der Bewegung begrenzt ist.
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Um die Auslenkung des Polsterelements 16 auch in Y-Richtung zu begrenzen und um ein Anschlagen desselben an die Karosserie zu vermeiden, ist ein in 2 gezeigtes Plattenelement 18 am Motorlager 10 angeordnet. Auch hier ist ein Freiraum R vorgesehen, wobei das Plattenelement 18 als Y-Anschlag YA fungiert. Während das Lagerteil 12 zu einer Seite aus dem Lagerhalter 14 herausragt, ist das Plattenelement 18 an der dazu gegenüberliegenden Seite des Lagerteils 12 angeordnet. Das Plattenelement 18 wird zu seiner Befestigung am Lagerhalter 14 in Befestigungsrichtung B auf zylindrische Zapfen 24 aufgesteckt, um dort eine Presspassung 20 zu realisieren, wobei die Zapfen 24 als Befestigungsmittel oder Anbindungsgeometrie dienen.
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Das ist in 3 perspektivisch gezeigt. Die Zapfen 24 sind querschnittlich nierenförmig oder halbmondförmig ausgebildet, wobei die Einwölbungen 42 an der zur Quermittelebene Q gerichteten Seite angeordnet sind. Das Plattenelement 18 weist einen Schnapphaken 32 auf, welcher eine Partnergeometrie am Lagerhalter 14 formpassend hintergreift. Das Plattenelement 18 weist zudem eine Zentriernase 44 auf, die in eine Nut am Lagerhalter 14 eingreift und einen Verstellweg des Plattenelements 18 in X-Richtung begrenzt. Das Plattenelement 18 weist zudem zwei durchgehende Ausnehmungen 26 auf, durch welche jeweils ein Zapfen 24 ragt. Die Ausnehmungen 26 des Plattenelements 18 sind bezüglich der Quermittelebene Q spiegelsymmetrisch ausgestaltet. In den Ausnehmungen 26 sind segmentierte Presspassungselemente 22 angeordnet, die aufgrund eigenen Übermaßes mit der Oberfläche der Zapfen 24 jeweils eine Presspassung 20 realisieren.
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Die 4 und 5 zeigen eine erste Ausführungsform eines Presspassungselements 22 in der Ausgestaltung als Haken 28. Die Ausnehmung 26 ist durchragt von einer Achse A, die in Richtung der Y-Achse verlaufen kann. Der Rand der Ausnehmung 26 folgt der nierenförmigen oder halbmondförmigen Querschnittsfläche des Zapfens 24 unter Zwischenschaltung eines gleichmäßigen Freiraums. In diesem Freiraum wirken die Presspassungselemente 22. Die Ausnehmung 26 ist von einem Ringabschnitt 46 des Plattenelements 18 umgeben, wobei dieser unflexibel und bezüglich der Achse A kreisringartig ausgeführt ist. Neben den Haken 28 umfasst die Ausnehmung 26 einen einwölbenden Anlageabschnitt 38, der zur Anlage oder passpressenden Anlage an den Zapfen 24 dienen kann.
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Innerhalb der Ausnehmung sind vier Haken 28 in identischen Breiten und äquidistant angeordnet. Jeder Haken 28 umfasst eine Basis 34 und eine davon abragende Anlagezunge 36, wobei beide einen ersten Winkel α1 von 90° einschließen. Die Oberfläche der Basis 34 verläuft bezüglich der Achse A verkippt und schließt mit dieser einen zweiten Winkel α2 von 20° ein. Jede Anlagezunge 36 erstreckt sich entlang einer Zentralachse C, die mit der Achse A einen dritten Winkel α3 von 70° ein.
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Ersichtlich ist, dass die Haken 28 in Umfangsrichtung bezüglich der Achse A segmentiert zueinander ausgebildet sind. Zwischen benachbarten Haken 28 ist ein Zwischenraum 40 ausgebildet. Aufgrund ihrer dünnen Ausführung sind die Anlagezungen 36 flexibel, zumindest jedoch flexibler als das Plattenelement 18. Die Haken 28 sind zumindest über einen Bereich von 225° eines Kreisbogens entlang des Randes innerhalb der Ausnehmung 26 verteilt. Ersichtlich ist in der gezeigten Ausführungsform zudem, dass zwei Haken 28 entgegengesetzte Wirkrichtungen aufweisen.
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Die 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Presspassungselements 22 in der Ausgestaltung als Teilkugeln 30. Die zwei Teilkugeln 30 liegen sich bezüglich der Ausnehmung 26 gegenüber.
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Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von den in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Motorlager
- 12
- Lagerteil
- 14
- Lagerhalter
- 16
- Polsterelement
- 18
- Plattenelement
- 20
- Presspassung
- 22
- Presspassungselement
- 24
- Zapfen
- 26
- Ausnehmung
- 28
- Haken
- 30
- Teilkugeln
- 32
- Schnapphaken
- 34
- Basis
- 36
- Anlagezunge
- 38
- Anlageabschnitt
- 40
- Zwischenraum
- 42
- Einwölbung
- 44
- Zentriernase
- 46
- Ringabschnitt
- α1
- erster Winkel
- α2
- erster Winkel
- α3
- dritter Winkel
- A
- Achse
- B
- Befestigungsrichtung
- C
- Zentralachse
- R
- Freiraum
- Q
- Quermittelebene
- X
- X-Achse
- XA
- Anschlag in X-Richtung
- Y
- Y-Achse
- YA
- Anschlag in Y-Richtung
- Z
- Z-Achse
- ZA
- Anschlag in Z-Richtung
