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Die Erfindung betrifft eine vibrationsdämpfende Entkopplung sowie ein Verfahren zur Montage eines Bauteils an einer Halterung mithilfe einer solchen Entkopplung.
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Vibrationsdämpfende Entkopplungen sowie Verfahren zur Montage eines Bauteils an einer Halterung mithilfe einer entsprechenden Entkopplung der eingangs genannten Art sind im Allgemeinen bekannt. Entsprechende Entkopplungen und Verfahren werden unter anderem in Kraftfahrzeugen bzw. bei deren Montage, Wartung und Instandsetzung verwendet.
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In Kraftfahrzeugen müssen Gehäuse, zum Beispiel Gehäuse von Aggregaten, vibrationsfrei montiert werden können, weswegen häufig vibrationsgedämpfte Entkopplungen verwendet werden, zum Beispiel solche, bei denen das entsprechende Gehäuse mithilfe einer isolierenden Lage aus Gummi oder einem Elastomer an einem oder mehreren Befestigungsbereichen festgelegt wird.
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Eine bekannte Ausführungsform ist ein Entkopplungselement wie in 6 dargestellt, das aus zwei Bauteilen mit Gummierung besteht, die an einem als Bohrung ausgebildeten Anbindungspunkt montiert wird. Eines der Bauteile wird an einer Seite der Bohrung angeordnet, das andere wird von der anderen Seite durchgesteckt. Das Entkopplungselement bildet eine Durchgangsöffnung, an der ein Gehäuse festgelegt werden kann.
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Ein Problem besteht in der niedrigen Überdeckung zwischen Entkopplungselement und Anbindungspunkt, wodurch Vibrationen bedingt durch den sog. „Stick-Slip“-Effekt entstehen können.
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Ein weiteres Problem besteht in der schwierigen Montage der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen, da zumindest drei Teile vom Monteur in Position gebracht werden müssen, die beiden Bauteile des Entkopplungselements sowie das Gehäuse. Zudem sind die beiden Bauteile des Entkopplungselements aufwendig und damit teuer in der Herstellung
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Somit stellt sich die Aufgabe, vibrationsdämpfende Entkopplungen sowie Verfahren zur Montage eines Bauteils an einer Halterung mithilfe einer entsprechenden Entkopplung dahingehend weiterzubilden, dass die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden können und somit eine günstigere, einfacher zu montierende und besser geräuschdämpfende Entkopplung sowie ein besseres Montageverfahren anzugeben.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine vibrationsdämpfende Entkopplung gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Montage eines Bauteils an einer Halterung mithilfe einer Entkopplung gemäß dem nebengeordneten Anspruch 14. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Beschrieben wird eine vibrationsdämpfende Entkopplung zur Festlegung eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil, wobei die Entkopplung einen einteiligen elastischen Körper mit einer eine axiale Richtung definierenden Durchgangsöffnung aufweist, wobei die Entkopplung einen Einschubbereich zur Festlegung an dem ersten Bauteil oder an dem zweiten Bauteil durch Einschieben der Entkopplung in einer zur axialen Richtung im Wesentlichen oder vollständig senkrecht stehenden radialen Richtung aufweist, wobei in den elastischen Körper von einer ersten Seite eine erste Hülse und von einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite eine zweite Hülse in die Durchgangsöffnung eingesetzt sind.
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Eine entsprechende Entkopplung kann zum Beispiel in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen, um zwei Bauteile aneinander festzulegen, zum Beispiel ein Gehäuse an einem anderen Gehäuse oder ein Gehäuse an einem Karosseriebauteil, einer Halterung oder dergleichen. Das Gehäuse kann ein Aggregatsgehäuse sein.
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Zur Festlegung eines solchen Bauteils werden in der Regel mehr als ein Befestigungsbereich vorgesehen, wobei die Entkopplung an mehreren oder allen dieser Befestigungsbereiche verwendet werden kann. Dabei können die eine Entkopplung oder die mehreren Entkopplungen an einem der beiden Bauteile oder an beiden Bauteilen verteilt verwendet werden, zum Beispiel vormontiert. In letzterem Falle ist die Definition von erstem Bauteil und zweitem Bauteil relativ zur jeweiligen Montagesituation und nicht spezifisch zu den aneinander festzulegenden Komponenten.
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Die Entkopplung ist zur radialen Montage an einem Befestigungsbereich, beispielsweise einer Halterung, eines Gehäuses oder eines Karosseriebauteils, vorgesehen und kann unter anderem an Schlüssellochaufnahmen oder nach außen offenen Schlitzen bzw. Montageschlitzen eingesetzt und montiert werden.
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Durch die Einteiligkeit des elastischen Körpers kann die Entkopplung selbsthaltend ausgelegt werden. Die Entkopplung kann somit vormontiert sein, sodass ein Monteur nur zwei Komponenten handhaben muss, die Entkopplung sowie das daran festzulegende Bauteil. Durch die Vorsehung des Einschubbereichs ist es in vielen Anwendungsfällen sogar möglich, die Entkopplung derart vorzumontieren, dass die Entkopplung von selbst hält, sodass der Monteur in der Lage ist, das entsprechende Bauteil mit beiden Händen aufzunehmen und zu montieren. Hierdurch wird der Arbeitsaufwand sowie notwendige Montagezeit reduziert und die Fehlerquote verringert.
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Der elastische Körper kann aus Gummi oder einem anderen Elastomer bestehen. Durch die Verwendung eines Elastomers wird Klappern verhindert und Vibrationen können bedämpft werden, somit ist eine Verbesserung des NVH-Verhaltens eines unter Verwendung einer entsprechenden Entkopplung montierten Gegenstandes in der Regel besser als ohne.
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Die beiden Hülsen können beispielsweise aus einem verglichen mit dem Material des elastischen Körpers festeren Material bestehen, um eine feste Montage des Bauteils zu ermöglichen.
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Die Hülsen können in dem elastischen Körper eingesetzt oder festgelegt sein.
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Die Hülsen weisen eine Durchgangsöffnung auf, die je nach Ausführungsform im Wesentlichen glatt, reibungserhöhend strukturiert oder mit einer Festlegungsstruktur wie einem Gewinde oder einem Bajonett oder dergleichen versehen sein können.
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Durch die Vorsehung der beiden Hülsen, die in die Durchgangsöffnung des elastischen Körpers eingesetzt sind, wird eine stabile Montagemöglichkeit für das Bauteil angegeben. Die Hülsen bilden eine Durchgangsöffnung, die zum Beispiel zur Aufnahme eines Stifts oder eines Bolzens dienen kann.
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Eine erste weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass erste Hülse und zweite Hülse in einem montierten Zustand der Bauteile an der Halterung stumpf aneinanderstoßen.
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Insbesondere können die beiden Hülsen gemäß einer weiteren Ausgestaltung nicht aneinander festgelegt sein, sondern nur im elastischen Körper positioniert sein.
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Hierdurch lässt sich die Stabilität der Entkopplung und damit der Montage des Bauteils erhöhen, da die beiden Hülsen axial nicht weiter komprimierbar sind.
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Eine weitere weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass der Einschubbereich eine den elastischen Körper in radialer Richtung zumindest teilweise oder vollständig umlaufende Nut aufweist.
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Eine teilweise oder vollständig umlaufende Nut ermöglicht je nach konkreter Ausgestaltung das Einschieben der Entkopplung in verschiedenen Ausrichtungen, wobei, je nach Ausgestaltung, die Entkopplung selbst positionierend oder ausrichtungsunabhängig ausgestaltet sein kann.
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Eine weitere weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass der Einschubbereich eine geringere lichte Weite aufweist als eine Materialstärke des ersten Bauteils oder des zweiten Bauteils im vorgesehenen Befestigungsbereich.
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Dies bedeutet, dass der Einschubbereich an der Entkopplung kleiner ist als eine Dicke des Befestigungsbereichs. Auf diese Weise kann die Entkopplung unter Vorspannung an dem Bauteil festgelegt werden, sodass die Entkopplung von selbst hält. Die Nut kann gegenüber der Materialstärke im Befestigungsbereich ein Untermaß im Bereich von zehntel Millimetern aufweisen.
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Eine weitere weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass der Einschubbereich axial ausgerichtete Anlageflächen zur Anlage an einem der Bauteile aufweist.
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Solche Anlageflächen weisen in oder gegen die axiale Richtung zeigende Flächennormalen auf. Diese axial ausgerichteten Anlageflächen verbessern das NVH-Verhalten in erheblichem Maße.
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Eine weitere weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass der elastische Körper zur Montage in axialer Richtung dehnbar ist, wobei erste Hülse und zweite Hülse bei der Montage nicht aneinander anstoßen.
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Auf diese Weise wird eine leichtere Montage bei gleichzeitig festem Sitz der Entkopplung und guten Vibrationsdämpfungseigenschaften ermöglicht. Der elastische Körper wird dabei zur Montage gedehnt, beispielsweise beim Aufschieben auf die Halterung oder mithilfe einer entsprechenden Montagehilfsvorrichtung. Der elastische Körper kann so ausgelegt werden, dass er von Hand ohne Werkzeugeinsatz ausreichend dehnbar ist.
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Insbesondere in Kombination mit stumpf aufeinanderstoßenden Hülsen ist es möglich, den elastischen Körper axial zu dehnen, um ihn auf die entsprechende Halterung aufzuziehen. Nach der Montage entspannt sich der elastische Körper wieder und die Hülsen können direkt oder spätestens nach Montage des Bauteils fest aneinander anliegen und eine axial stabile Durchgangsöffnung definieren.
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Eine weitere weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass erste Hülse und zweite Hülse baugleich sind.
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Dies erhöht den Gleichteileanteil und reduziert somit die Fertigungs- und Lagerkomplexität. Entsprechende Entkopplungen sind demnach günstiger.
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Desweiteren ist es bei einer gleichzeitigen entsprechenden symmetrischen Ausgestaltung des elastischen Körpers möglich, die Entkopplung spiegelsymmetrisch auszugestalten, sodass sie in mehr als einer Ausrichtung montiert werden kann.
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Eine weitere weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass erste Hülse und/oder zweite Hülse aus Metall bestehen.
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Metall ist besonders robust, in üblichen Temperaturbereichen temperaturunempfindlich und erlaubt hohe Montagekräfte.
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Eine weitere weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass erste Hülse und/oder zweite Hülse eine zur Durchgangsöffnung des elastischen Körpers koaxiale Durchgangsöffnung aufweisen.
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Dies erlaubt die Durchführung eines Bolzens, einer Schraube, eines Stifts oder dergleichen und rückseitige Fixierung derselben, beispielsweise mithilfe einer Mutter.
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Eine weitere weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass erste Hülse und/oder zweite Hülse einen radial abstehenden umlaufenden Flansch aufweisen.
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Ein solcher Flansch kann als Abstützfläche für das Bauteil, eine Mutter, einen Gegenflansch oder dergleichen dienen und somit eine bessere Lastverteilung auf den elastischen Körper erreichen.
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Der Flansch kann abgerundet, insbesondere im Querschnitt stetig, in einen Durchgangsöffnungsbereich übergehen, was einerseits eine Einführschräge darstellt und Belastungsspitzen an Knicken vermeidet.
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Eine weitere weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass der elastische Körper ausschließlich aus einem Elastomer besteht.
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Das Elastomer kann verschiedene Zusatzstoffe aufweisen, um die Materialeigenschaften des Elastomers, z.B. Härte, Temperaturbeständigkeit, Abriebfestigkeit, Oberflächenrauigkeit und dergleichen einzustellen.
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Eine weitere weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Hülse und die zweite Hülse formschlüssig und/oder stoffschlüssig am elastischen Körper festgelegt sind.
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Eine Möglichkeit der Festlegung der Hülsen am elastischen Körper ist eine formschlüssige Verbindung, indem mithilfe von an Hülsen und elastischem Körper vorgesehenen Kombinationen von Vorsprüngen und Hinterschneidungen oder Nuten eine Festlegung erreicht wird. Eine andere Möglichkeit ist eine stoffschlüssige Verbindung, zum Beispiel durch Festkleben der Hülsen oder durch Einvulkanisieren in den elastischen Körper. Dazu können die Hülsen in einer Vulkanisierform positioniert und anschließend mit dem Material des elastischen Körpers vulkanisiert werden.
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Eine weitere weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass der elastische Körper im Querschnitt ringförmig oder quaderförmig ist.
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Solche Geometrien lassen sich einfach in Urformungsprozessen herstellen und in mehr als einer Position verwenden.
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Ein erster unabhängiger Aspekt betrifft ein Verfahren zur Montage eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil mithilfe einer vibrationsdämpfenden Entkopplung der zuvor beschriebenen Art, wobei das zweite Bauteil eine Schlüssellochaufnahme oder Gabelaufnahme für die Entkopplung aufweist, wobei
- (i) die Entkopplung an dem ersten Bauteil vormontiert wird und radial in die Schlüssellochaufnahme oder Gabelaufnahme eingeschoben und anschließend fixiert wird,
oder
- (ii) die Entkopplung radial in die Schlüssellochaufnahme oder Gabelaufnahme eingeschoben, das erste Bauteil an der Entkopplung positioniert und anschließend fixiert wird, wobei erste Hülse und zweite Hülse im fixierten Zustand stumpf aneinander anliegen.
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In der ersten Variante wird die vibrationsdämpfende Entkopplung zunächst am Bauteil festgelegt und dann zusammen mit dem Bauteil an der entsprechenden Halterung festgelegt.
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In der zweiten Variante wird die vibrationsdämpfende Entkopplung an der Halterung, zum Beispiel an einer Montageplatte oder einer Montagefläche, aufgezogen, dann das daran festzulegende Bauteil positioniert und anschließend das Bauteil fixiert.
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Eine erste weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass die Fixierung des ersten Bauteils durch einen Gewindebolzen und/oder eine Mutter vorgenommen wird.
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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 perspektivische Ansicht auf eine vibrationsdämpfende Entkopplung;
- 2 eine Schnittansicht durch die Entkopplung aus 1;
- 3 eine perspektivische Schnittansicht durch die Entkopplung aus 1 während der Montage;
- 4 eine Draufsicht auf ein zu montierendes Bauteil;
- 5 eine Seitenansicht einer Entkopplung, sowie
- 6 eine Schnittansicht durch eine vibrationsdämpfende Entkopplung aus dem Stand der Technik.
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1 zeigt eine Entkopplung 2 in einer perspektivischen Ansicht.
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Die Entkopplung 2 ist im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet und ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch relativ zu einer axialen Richtung X und spiegelsymmetrisch zu einer Mittenebene M, die in einer zur axialen Richtung X senkrechten radialen Richtung R aufgespannt ist.
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Die Entkopplung weist einen elastischen Körper 4 auf. Der elastische Körper 4 besteht aus einem Gummi und ist somit längs- sowie querelastisch. Der elastische Körper 4 ist durch Vulkanisation von Kautschuk hergestellt.
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In dem elastischen Körper 4 sind Hülsen 6, 8 stoffschlüssig einvulkanisiert. Die Hülsen 6, 8 weisen jeweils Flansche 10 und zylindrische Innenflächen 12 auf, die aufgrund der Perspektive in 1 nur bei der Hülse 6 zu sehen sind. Die Hülsen 6, 8 bestehen aus Metall und sind beispielsweise durch Umformen hergestellt. Die Flansche 10 gehen abgerundet und stetig in die Innenflächen 12 über, wodurch sich ein erweiterter Einführbereich ergibt, der das Einführen von Befestigungsmitteln wie Bolzen oder Schrauben erleichtert.
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Die Hülsen 6, 8 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel identisch aufgebaut und dimensioniert, können sich in anderen Ausführungsbeispielen aber auch unterscheiden. So ist es denkbar, dass eine der Hülsen 6, 8 ein Innengewinde aufweist, die andere aber nicht.
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In dem elastischen Körper 4 ist desweiteren eine umlaufende Nut 14 ausgebildet, die einen Einschubbereich definiert. Die Nut 14 ist im Wesentlichen in radialer Richtung R ausgerichtet und weist Anlageflächen 16 auf, deren Flächennormalen N in axialer Richtung X weisen. Die Nut 14 weist einen zylindrischen Nutboden 18 auf, der abgerundet in die Anlageflächen 16 übergeht, um Spannungsspitzen in diesem Bereich zu vermeiden.
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2 zeigt eine Schnittansicht durch die Entkopplung 2.
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Die Entkopplung 2 ist an einer Schlüssellochausnehmung 20 eines Gehäuses 22 eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Schlüssellochausnehmung 20 weist eine Stufe 24 auf, deren Dicke bzw. Materialstärke in axialer Richtung X in etwa der Weite der Nut 14 entspricht. Eine Stufe ist nicht in allen Ausführungsformen und Anwendungen notwendig, kann aber abhängig von den Dimensionierungen und Materialstärken in anderen Ausführungsformen sinnvoll sein, um die Entkopplung 2 kompakt dimensionieren zu können.
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Die Anlagefläche 16 sowie eine weitere Anlagefläche 26 der Nut 14 liegen beiderseits flächig an der Stufe 24 an. Durch die große Überdeckung der Anlageflächen 16, 26 und der Stufe 24 wird eine gute Anhaftung der Entkopplung 2 an dem Gehäuse 22 erreicht, was durch die in der Regel gut haftenden Oberflächeneigenschaften von Elastomeren verstärkt wird. So kann eine Geräuscherzeugung vermieden werden.
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Die beiden Hülsen 6, 8 sind in Vertiefungen 28, 30 angeordnet und können somit weitgehend flächenbündig eingesetzt werden, was das Risiko einer Beschädigung der Entkopplung 2 durch vollständige oder teilweise Abscherung der Hülsen 6, 8 von dem elastischen Körper 4 durch Seitenkräfte reduziert.
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Die Hülsen 6, 8 weisen desweiteren Durchgangsöffnungen 32, 34 auf, die koaxial ausgerichtet sind und somit eine gemeinsame, stufenlose Durchgangsöffnung 36 schaffen. Diese Durchgangsöffnung 36 kann zur Aufnahme eines Bolzens oder einer Schraube oder dergleichen dienen. An die Durchgangsöffnungen 32, 34 grenzen radial ausgerichtete Flansche 10, 42 an, die als Anlageflächen für Muttern oder dergleichen dienen können.
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Im montierten Zustand ist das zu montierende Bauteil relativ zu den Hülsen 6, 8 ortsfest befestigt und durch den elastischen Körper 4 von seiner Halterung, also einem anderen Bauteil, entkoppelt. Der elastische Körper 4 dämpft Vibrationen, die von dem Bauteil oder seiner Halterung kommen und verhindert oder reduziert erheblich eine Übertragung der Vibrationen von einem Bauteil zum anderen.
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Die Hülsen 6, 8 weisen jeweils stirnseitige Anstoßflächen 38, 40 auf, die, wie in 2 dargestellt, stumpf aneinanderstoßen. Damit kann eine starre Ankopplung des festzulegenden Bauteils, hier des Gehäuses 22, erreicht werden.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Entkopplung 2 während der Montage an dem Gehäuse 22.
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Zur Montage muss der elastische Körper 4 in axialer Richtung X gedehnt werden, um in einer Einschubrichtung E an seinen bestimmungsgemäßen Ort geschoben werden zu können. Dabei berühren sich die Anstoßflächen 38, 40 der beiden Hülsen 6, 8 nicht mehr, stattdessen bildet sich ein Schlitz 42 zwischen den Hülsen 6, 8 aus. Erst nach vollendeter axialer Verschraubung der Entkopplung 2 komprimiert sich der elastische Körper 4 wieder und die beiden Hülsen 6, 8 kommen stumpf mit den Anstoßflächen 38, 40 zur Anlage.
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4 zeigt eine Draufsicht auf ein Gehäuse 22, das Teil eines Aggregats, beispielsweise eines Wandlers ist.
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Das Gehäuse 22 weist eine Schlüssellochausnehmung 20, einen seitlichen Montageschlitz 46 sowie einen Montagepunkt 48 auf.
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Wie in der Seitenansicht des Gehäuses 22 in 5 zu sehen ist, sind in der Schlüssellochausnehmung 20 und dem Montageschlitz 46 Entkopplungen 2 vorgesehen, durch die Gewindebolzen 50 gesteckt sind, die dann an einer Halterung festgelegt werden können. Die Gewindebolzen 50 mit den Entkopplungen 2 befinden sich vormontiert am Gehäuse 22 und werden mithilfe von nicht dargestellten Muttern vorfixiert. Zur Montage des Gehäuses 22 werden die Muttern dann abgenommen.
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6 zeigt eine Entkopplung 102 aus dem Stand der Technik.
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Die Entkopplung weist eine Scheibe 106 und eine Hülse 108 auf, wobei die Scheibe 106 zur Montage teilweise über die Hülse 108 gesteckt wird. Die Hülse 108 bildet dabei eine Durchgangsöffnung 136 zur Aufnahme eines Bolzens, einer Schraube oder dergleichen. Die Scheibe 106 und die Hülse 108 weisen Gummierungen 109, 111 auf, die im Falle der Hülse 108 auch auf einen Kern 115 und im Falle der Scheibe 106 auf eine Scheibe 113 aufvulkanisiert sind.
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Durch das Zusammenstecken von Scheibe 106 und Hülse 108 von beiden Seiten eines Lochs 120 eines Bauteils 122 wird die Entkopplung 102 an dem Bauteil 122 festgelegt.
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Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
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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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Bezugszeichenliste
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- 2
- Entkopplung
- 4
- elastischer Körper
- 6, 8
- Hülse
- 10
- Flansch
- 12
- Innenfläche
- 14
- Nut
- 16
- Anlagefläche
- 18
- Nutboden
- 20
- Schlüssellochausnehmung
- 22
- Gehäuse
- 24
- Stufe
- 26
- Anlagefläche
- 28
- Vertiefung
- 30
- Vertiefung
- 32, 34, 36
- Durchgangsöffnung
- 38, 40
- Anstoßfläche
- 42
- Schlitz
- 46
- Montageschlitz
- 48
- Montagepunkt
- 50
- Gewindebolzen
- 102
- Entkopplung
- 106
- Scheibe
- 108
- Hülse
- 109, 111
- Gummierung
- 113
- Scheibe
- 115
- Kern
- 120
- Loch
- 122
- Bauteil
- 136
- Durchgangsöffnung
- X
- axiale Richtung
- E
- Einschubrichtung
- M
- Mittenebene
- N
- Flächennormale
- R
- radiale Richtung
