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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Aggregatlager zum Lagern mindestens eines Antriebsaggregats eines Fahrantriebs eines Kraftfahrzeugs an dessen Karosserie und/oder Fahrwerk, sowie ein Kraftfahrzeug mit dem Aggregatlager.
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Aggregatlager, d.h. Lagerungen für ein Antriebsaggregat, also Motor und/oder Getriebe eines Fahrantriebs von Kraftfahrzeugen, sind in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt.
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Beispielsweise beschreibt die
DE 10 2017 205 836 A1 ein Elastomerlager mit einem Federkörper, wenigstens teilweise aus elastomerem Werkstoff, wobei der Federkörper zwischen einem inneren Stützkörper und einem äußeren Stützkörper befestigt ist, von denen der eine den anderen umgibt und zwischen denen an den Federkörper in axialer Richtung, an jeder dessen Seiten, ein weiterer Stützkörper angrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper in axialer Richtung einen wannenförmigen Querschnitt mit einer sich radial vom inneren zum äußeren Stützkörper hin vergrößernden Wannenbreite besitzt, wobei vom Außenumfang des Elastomerlagers her, zu einer Mittenquerebene des Federkörpers symmetrisch, im Federkörper wenigstens ein Hohlraum als Wanne vorhanden ist und dass die weiteren Stützkörper den Federkörper an dessen äußeren seitlichen Wannenrand und der äußere Stützkörper den Federkörper an den Wannenoberseiten und der innere Stützkörper den Federkörper am Wannenboden abstützen.
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Weiterhin wird für herkömmliche Aggregatlager ein Buchsenlager bzw. ein Lager mit einer Lagerbuchse verwendet, welches einen Lagerkern, einen Lageraußenring und eine sich axial mit gleichbleibendem Innen- und Außendurchmesser erstreckende bzw. gerade Tragfeder aufweist.
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Beim Schließen eines für eine Montage des Antriebsaggregats erforderlichen Montagespaltes wird bei dem herkömmlichen Buchsenlager mit gerader Tragfeder die Tragfeder gelängt, sodass Zugspannungen im statischem Zustand des Aggregates in der Tragfeder entstehen. Diese Zugspannungen können sich negativ auf die Betriebsfestigkeit der Tragfeder auswirken.
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Weiterhin werden bei dem herkömmlichen Buchsenlager mit gerader Tragfeder Kräfte auf Grund von Aggregatschwingungen im Wesentlichen ausschließlich durch Verquetschen der Tragfeder abgebaut, was sich jedoch wiederum negativ auf die Betriebsfestigkeit der Tragfeder auswirken kann.
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Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, welche jeweils geeignet sind, den Stand der Technik zu bereichern.
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Eine konkrete Ausgestaltung der Offenbarung kann die Aufgabe lösen, eine Betriebsfestigkeit einer Tragfeder eines Aggregatlagers eines Kraftfahrzeugs zu erhöhen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche haben optionale Weiterbildungen der Offenbarung zum Inhalt.
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Danach wird die Aufgabe durch ein Aggregatlager zum Lagern mindestens eines Antriebsaggregats eines Fahrantriebs eines Kraftfahrzeugs an dessen Karosserie und/oder Fahrwerk gelöst, wobei das Aggregatlager eine Tragfedereinheit umfasst, wobei die Tragfedereinheit eine konusförmige Tragfeder aufweist.
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Mit anderen Worten, es wird ein Lager für ein Antriebsaggregat, z.B. einen Elektromotor eines Kraftfahrzeugs, bereitgestellt, welches eine Federeinheit in Form eines Kegelstumpfes aufweist. Bei dem Aggregatlager kann es sich dabei um ein bezüglich einer axialen Richtung des Aggregatlagers rotationssymmetrisches Bauteil handeln, wobei die Tragfedereinheit bezüglich dieser axialen Richtung als Konus bzw. Kegelstumpf rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
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Diese Form der Tragfedereinheit bietet eine Reihe Vorteile. Unter anderem können die sich herkömmlich negativ auswirkenden Montageverspannungen der Tragfeder positiv genutzt werden und können sowohl einen stabileren linearen Kennlinienverlauf sicherstellen als auch negative Zugspannungen in der Tragfeder bei statischer Belastung vermeiden. Dadurch kann die Betriebsfestigkeit der Tragfeder verbessert werden.
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Mit anderen Worten, die im Montageprozess erforderliche Verspannung der Tragfeder kann zudem dazu genutzt werden, um die Tragfeder durch Kompression zu kalibrieren. Dies hat den Vorteil, dass unerwünschte Zugspannungen in der Tragfeder bei statischem Belastungszustand vermieden werden.
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Es kann damit eine Erhöhung der Bauteilrobustheit bei hohen Belastungsschwankungen mit im Vergleich zu herkömmlichen Aggregatlagern wenigen Komponenten erreicht werden, sodass neben einer Kosten- auch eine Gewichtsoptimierung erfolgt.
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Weiterhin kann bei der Fahrzeugmontage ein vergleichsweise großer Montagespalt zum Fügen des Aggregates realisiert werden, ohne die Tragfeder ungünstig zu verspannen.
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Nachfolgend werden optionale Weiterbildungen des oben beschriebenen Aggregatlagers im Detail erläutert, wobei die Weiterbildungen alleine und/oder in Kombination miteinander die oben beschriebenen Vorteile des offenbarungsgemäßen Aggregatlagers zumindest verstärken.
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Ein Innendurchmesser und ein Außendurchmesser der konusförmigen Tragfeder können in Richtung des Antriebsaggregats abnehmen.
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Die Tragfedereinheit kann einen Innenring und ein Lagergehäuse aufweisen, wobei die Tragfeder radial zwischen dem Innenring und dem Lagergehäuse gehalten ist bzw. wird.
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Ein Außendurchmesser des Innenrings kann in Richtung des Antriebsaggregats abnehmen, sodass der Innenring in flächigem Kontakt mit einer inneren Oberfläche der konusförmigen Tragfeder ist, und ein Innendurchmesser des Lagergehäuses in Richtung des Antriebsaggregats abnehmen, sodass das Lagergehäuses in flächigem Kontakt mit einer äußeren Oberfläche der konusförmigen Tragfeder ist.
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Mit anderen Worten, eine Montage der Tragfedereinheit auf einen Lagerkern kann so erfolgen, dass der Konus so ausgerichtet ist, dass die Kegelspitze eines Innenrings der Tragfedereinheit nach innen zeigt. Damit kann die gewünschte axiale Kompression bei der Aggregatmontage erreicht werden. Die Tragfedereinheit kann auf dem Lagerkern aufgepresst, aufgeclipst und/oder aufgeklebt werden.
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Das Aggregatlager kann einen Lagerkern aufweisen, an dem die Tragfedereinheit befestigt ist und der ein sich axial durch das Aggregatlager erstreckendes Durchgangsloch für eine Schraube zum Befestigen des Antriebsaggregats an dem Lagerkern aufweist.
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Denkbar ist, dass durch das Verschrauben des Antriebsaggregats an dem Aggregatlager mit einem vorbestimmten Drehmoment, eine gewünschte (axiale) Kompression der Tragfeder erreicht wird.
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Das Aggregatlager kann eine Anschlageinheit aufweisen, die axial zwischen dem Antriebsaggregat und der Tragfedereinheit und an einer Außenfläche des Lagerkerns angeordnet ist.
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Durch das Vorsehen des Anschlags kann die Tragfeder bei radialen Belastungen unterstützt werden und eine Überquetschung bzw. zu starke Komprimierung der Tragfeder in axialer Richtung kann vermieden werden.
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Weiterhin kann durch Vorsehen des Anschlags eine Reduzierung der Biegebeanspruchung der Verschraubung reduziert werden. Dabei kann eine Position bzw. Anordnung des Anschlags axial möglichst nahe an einem an dem Lagerkern für die Tragfedereinheit vorgesehen Flansch erfolgen, um so einen kurzen Hebelarm bei einer radialen Kraftabstützung über den Anschlag zu erzielen und eine Biegebelastung auf die Schraube so gering wie möglich zu halten.
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Die Anschlageinheit kann einen Anschlagring und einen außen auf dem Anschlagring befestigten Anschlaggummi aufweisen.
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Der Anschlagring kann auf den Lagerkern aufgepresst, aufgeclipst und/oder aufgeklebt werden. Alternativ kann der Anschlagring im Kern integriert werden. Der Anschlagring kann durch Umspritzen des Lagerkerns in einem Spritzgussprozess realisiert werden.
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Denkbar ist, dass die Anschlageinheit durch Vulkanisation des Anschlaggummis an den Anschlagring hergestellt wird.
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Weiterhin ist denkbar, dass der Anschlaggummi an der inneren Oberfläche des Lagergehäuses befestigt ist.
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Dies bietet den Vorteil, dass der Anschlaggummi zusammen mit der Tragfeder, insbesondere in einem Prozessschritt, durch Vulkanisation aufgebracht werden kann. Mit anderen Worten, auf die zusätzliche Vulkanisation des Anschlaggummis auf den Anschlagring kann dann verzichtet werden, wenn der Anschlaggummi am Lagergehäuse verortet wird und mit der Tragfeder mitvulkanisiert wird.
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Ferner wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, wobei das Kraftfahrzeug zwei der oben beschriebenen Aggregatlager und ein Antriebsaggregat eines Fahrantriebs des Kraftfahrzeugs aufweist. Das Antriebsaggregat ist axial zwischen den beiden Aggregatlagern angeordnet und über die beiden Aggregatlager jeweils an einer Karosserie und/oder einem Fahrwerk des Kraftfahrzeugs gelagert.
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Diese Anordnung des Antriebsaggregats zwischen den beiden Aggregatlagern bietet den Vorteil, dass bei der Montage, insbesondere beim Verschrauben, des Antriebsaggregats entstehende axiale Kräfte kompensiert werden können.
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Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, wie z.B. ein Automobil, ein Motorrad, und/oder ein Nutzfahrzeug, wie z.B. einen Lastkraftwagen, handeln.
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Das oben mit Bezug zum Aggregatlager Beschriebene gilt analog auch für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.
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Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen eines oben beschriebenen Aggregatlagers bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Vulkanisieren der konusförmigen Tragfeder zwischen das Lagergehäuse und den Innenring aufweist.
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Das oben mit Bezug zum Aggregatlager und zum Kraftfahrzeug Beschriebene gilt analog auch für das Verfahren zum Herstellen des oben beschriebenen Aggregatlagers und umgekehrt.
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Ferner wird ein Verfahren zum Montieren eines Antriebsaggregats mittels eines oben beschriebenen Aggregatlagers bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Befestigen des Antriebsaggregats an dem Aggregatlager umfasst, wobei die konusförmige Tragfeder bei der Befestigung des Antriebsaggregats axial komprimiert wird.
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Das oben mit Bezug zum Aggregatlager, zum Kraftfahrzeug und zum Verfahren zum Herstellen des oben beschriebenen Aggregatlagers Beschriebene gilt analog auch für das Verfahren zum Montieren des Antriebsaggregats und umgekehrt.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform mit Bezug zu 1 bis 4 beschrieben.
- 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Anordnung aufweisend zwei offenbarungsgemäße Aggregatlager in einem montierten Zustand,
- 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Anordnung aufweisend das in 1 dargestellte offenbarungsgemäße Aggregatlager in drei verschiedenen Zuständen bei einer Montage eines Antriebsaggregats ausgehend von einem initialen Zustand, über einen Zwischenschritt bis hin zum montierten Zustand,
- 3 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen des in 1 und 2 dargestellten offenbarungsgemäßen Aggregatlagers, und
- 4 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Montieren des Antriebsaggregats mittels des bzw. an dem in 1 und 2 dargestellten Aggregatlager.
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In den 1 und 2 sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In 1 sind zwei Aggregatlager 10 und ein Antriebsaggregat 1 eines (nicht weiter dargestellten) Fahrantriebs eines Kraftfahrzeugs gezeigt, wobei das Antriebsaggregat 1 axial zwischen den beiden Aggregatlagern 10 angeordnet ist und über die beiden Aggregatlager 10 jeweils an einer (nicht weiter dargestellten) Karosserie und/oder einem (nicht weiter dargestellten) Fahrwerk 2 des Kraftfahrzeugs gelagert ist.
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In den 1 und 2 ist ferner jeweils ein kartesisches Koordinatensystem gezeigt, wobei die X-Achse entlang einer Längsrichtung bzw. einer axialen Richtung des jeweiligen Aggregatlagers 10 verläuft und die Y-Richtung entlang einer Radialrichtung des jeweiligen Aggregatlagers 10 verläuft. Der Begriff „axial“ bezieht sich daher auf die X-Achse und der Begriff „radial“ bezieht sich auf die Y-Achse.
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Die beiden Aggregatlager 10 sind jeweils bezüglich der Axialrichtung X rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Nachfolgend wird der Aufbau der beiden Aggregatlager 10 mit Bezug auf eines der beiden Aggregatlager 10 beschrieben, wobei die Ausführungen für beide Aggregatlager 10 analog gelten.
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Das Aggregatlager 10 umfasst eine Tragfedereinheit 5 - 7 und einen Lagerkern 4, wobei der Lagerkern 4 radial innen angeordnet ist und die Tragfedereinheit 5 - 7 radial außen auf dem Lagerkern 4 befestigt ist.
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Die Tragfedereinheit 5 - 7 weist, von radial innen nach radial außen, einen Innenring 5, eine Tragfeder 6 und ein Lagergehäuse 7 auf, d.h. die Tragfeder 6 wird zwischen dem Innenring 5 und dem Lagergehäuse 7 axial und radial gehalten. Das Lagergehäuse 7 ist mit der Karosserie und/oder dem Fahrwerk 2 des Kraftfahrzeugs verbunden bzw. daran befestigt.
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Die Tragfeder 6 ist konusförmig ausgebildet, wobei sowohl ein Innendurchmesser d1 als auch ein Außendurchmesser d2 der konusförmigen Tragfeder 6 in Richtung des Antriebsaggregats 1, d.h. mit kleiner werdendem axialen Abstand zu dem Antriebsaggregat 1, abnimmt.
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Die radial äußere Oberfläche des Innenrings 5 folgt der radial inneren Oberfläche der Tragfeder 6, sodass der Innenring 5 in flächigem Kontakt mit der konusförmigen Tragfeder 6 ist. Daher nimmt ein Außendurchmesser d3 des Innenrings 5 in Richtung des Antriebsaggregats 1 ab. Die radial innere Oberfläche des Lagergehäuses 7 folgt der radial äußeren Oberfläche der Tragfeder 6, sodass auch das Lagergehäuse 7 in flächigem Kontakt mit der konusförmigen Tragfeder 6 ist. Daher nimmt ein Innendurchmesser d4 des Lagergehäuses 7 in Richtung des Antriebsaggregats 1 ab.
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Das Aggregatlager 10 weist eine Anschlageinheit 8, 9 mit einem Anschlagring 8 und einem Anschlaggummi 9 auf, die axial zwischen dem Antriebsaggregat 1 und der Tragfedereinheit 5 - 7 und an einer radialen äußeren Oberfläche des Lagerkerns 4 angeordnet ist bzw. sind.
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Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist der Anschlaggummi 9 radial außen auf dem Anschlagring 8 angeordnet. Auch denkbar jedoch nicht dargestellt ist, dass der Anschlaggummi 9 an der radial inneren Oberfläche des Lagergehäuse 7 axial im Wesentlichen auf der Höhe des Anschlagrings 8 angebracht ist.
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Das in 1 dargestellte System mit den beiden Aggregatlagern 10 und dem Antriebsaggregat 1 weist darüber hinaus zwei Schrauben 3 auf, die in einem sich in dem jeweiligen Lagerkern 4 in axiale Richtung erstreckenden Durchgangsloch angeordnet sind und die in dem Antriebsaggregat 1 verschraubt sind, sodass das Antriebsaggregat 1 an dem jeweiligen Lagerkern 4 befestigt ist.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen des oben beschriebenen Aggregatlagers 10 auch mit Bezug zu 3 beschrieben, welche ein Ablaufdiagramm des Verfahrens darstellt.
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In einem ersten Schritt S11 des Verfahrens wird die konusförmige Tragfeder 6 durch Vulkanisieren zwischen das Lagergehäuse 7 und den Innenring 5 eingebracht, um die Tragfedereinheit 5 - 7 zu erhalten.
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In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird der Anschlaggummi 9 auf den Anschlagring 8, der bereits auf dem Lagerkern montiert sein kann, aufgebracht. Sollte der Anschlaggummi 9 nicht auf dem Anschlagring 8 sondern, wie oben beschrieben, an bzw. auf dem Lagergehäuse 7 angebracht sein, so kann der zweite Schritt S2 des Verfahrens als separater Schritt entfallen, und der Anschlaggummi 9 kann zusammen mit der Tragfeder 6 auf das Lagergehäuse 7 aufvulkanisiert werden.
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In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens wird die die Tragfedereinheit 5 - 7 auf den Lagerkern 4 montiert.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen des oben beschriebenen Aggregatlagers 10 auch mit Bezug zu 4, welche ein Ablaufdiagramm des Verfahrens darstellt, sowie insbesondere mit Bezug zu 2 beschrieben, welche das linke der beiden Aggregatlager 10 aus 1 zusammen mit dem Antriebsaggregat 1 in den drei Schritten des Verfahrens zeigt. Die Beschreibung gilt analog für das rechte der beiden Aggregatlager 10 aus 1.
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In einem ersten Schritt S21 des Verfahrens wird das Antriebsaggregat 1 von radial außen (s. 2, linke Darstellung), z.B. von oben, an das Aggregatlager 10 herangeführt, sodass das Durchgangsloch des Aggregatlagers 10 und ein Loch 11 mit Innengewinde des Antriebsaggregat 1 radial auf derselben Höhe sind, aber axial zwischen dem Antriebsaggregat 1 und dem Aggregatlager 10 ein Montagespiel bzw. ein axialer Abstand d5 besteht (s. 2, mittlere Darstellung).
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In einem zweiten Schritt S22 erfolgt ein Befestigen des Antriebsaggregats 1 an dem Aggregatlager 10 durch Einschrauben der Schraube 3 in das Loch 11 des Antriebsaggregats 1 unter Eliminierung des Montagespiels d5 (s. 2, rechte Darstellung), wobei die konusförmige Tragfeder 6 dadurch bei der Befestigung des Antriebsaggregats 1 axial komprimiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsaggregat
- 2
- Karosserie/Fahrwerk
- 3
- Schraube
- 4
- Lagerkern
- 5
- Innenlager
- 6
- Tragfeder
- 7
- Lagergehäuse
- 8
- Anschlagring
- 9
- Anschlaggummi
- 10
- Aggregatlager
- 11
- Loch mit Innengewinde in Antriebsaggregat
- d1
- Innendurchmesser Tragfeder
- d2
- Außendurchmesser Tragfeder
- d3
- Außendurchmesser Innenring
- d4
- Innendurchmesser Lagergehäuse
- d5
- Montagespiel
- X
- Axialrichtung
- Y
- Radialrichtung
- S11 - S13
- Verfahrensschritte zum Herstellen eines Aggregatlagers
- S21, S22
- Verfahrensschritte zum Montieren eines Antriebsaggregats
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017205836 A1 [0003]