DE4436244C1 - Lager - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F3/00—Spring units consisting of several springs, e.g. for obtaining a desired spring characteristic
- F16F3/08—Spring units consisting of several springs, e.g. for obtaining a desired spring characteristic with springs made of a material having high internal friction, e.g. rubber
- F16F3/087—Units comprising several springs made of plastics or the like material
- F16F3/093—Units comprising several springs made of plastics or the like material the springs being of different materials, e.g. having different types of rubber
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
- F16F1/32—Belleville-type springs
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Lager, umfassend einen ringförmigen ersten Federkör
per aus elastomerem Werkstoff und einen zweiten Federkörper, der durch zu
mindest eine Tellerfeder gebildet ist, wobei der erste und der zweite Federkörper
einander im wesentlichen konzentrisch zugeordnet und in einer funktionstechni
schen Reihenschaltung angeordnet sind und wobei die Tellerfeder durch ein
Spannelement derart vorspannbar ist, daß die Federrate nach der Verspannung
auf die bestimmungsgemäße Vorspannung im wesentlichen Null ist.
Ein solches Lager ist aus der DE 41 25 249 C2 bekannt. Das Lager ist zur Ver
bindung eines Ansaugrohrs mit einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen,
wobei dem Federkörper aus gummielastischem Werkstoff eine Tellerfeder aus
einem nicht kriechendem Werkstoff in einer Reihenschaltung zugeordnet ist. Die
Tellerfeder weist eine S-förmige Federkennlinie auf, wobei die im schwingungs
freien Zustand vorhandene Verformung nach dem Vorspannen in dem Bereich
der Federkennlinie liegt, der im wesentlichen horizontal verläuft. Nach einem
anfänglich degressiven Verlauf der Federkennlinie schließt sich ein deutlich her
vortretender Bereich an, in welchem sich erhebliche Verformungswege auch
dann ergeben, wenn die aufzunehmende Belastung nur eine sehr geringe Ver
änderung erfährt. Im Anschluß an den waagerechten Verlauf der Federkennlinie
erfolgt ein steiler Anstieg der Federkennlinie mit progressivem Verlauf. Außer
halb des waagerechten Verlaufs der Federkennlinie sind größere Kräfte zur Erzie
lung einer Verformung der Tellerfeder erforderlich. Die akustisch störenden
Schwingungen werden durch die ausgezeichnete Nachgiebigkeit der vorge
spannten Tellerfeder isoliert. Eine Dämpfung tieferfrequenter Schwingungen mit
größerer Amplitude erfolgt durch den Federkörper aus elastomerem Werkstoff.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager der eingangs genannten
Art derart weiterzuentwickeln, daß in Achsrich
tung eingeleitete Schwingungen in ausgezeichneter Weise isoliert/
gedämpft werden. In Querrichtung soll das Lager demgegenüber eine gute Füh
rung der abzustützenden Bauteile aufeinander gewährleisten und eine entspre
chend große Federrate aufweisen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von
Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprü
che Bezug.
Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, daß der erste Federkörper einen Be
standteil einer Hülsengummifeder bildet und in radialer Richtung zwischen einem
inneren und einem äußeren Stützkörper angeordnet ist, die jeweils hohlzylinder
förmig ausgebildet sind, daß in axialer Richtung beiderseits der Hülsengummife
der jeweils zumindest eine Tellerfeder angeordnet ist, die den zweiten und einen
dritten Federkörper bilden, daß der innere Stützkörper von einem Stützkern im
wesentlichen konzentrisch und relativ axialbeweglich durchdrungen ist, daß der
Stützkern zumindest zweiteilig und zum Verspannen der Tellerfedern in axialer
Richtung teleskopartig ausgebildet und durch das Spannelement betätigbar ist
und jeweils ein Widerlager für den zweiten und dritten Federkörper bildet,
während ein Stützkörper jeweils das andere Widerlager
für den zweiten und dritten Federkörper bildet. Hülsen
gummifedern gelangen bevorzugt dann zur Anwendung, wenn die aufeinander
abgestützten Maschinenteile in axialer Richtung der Hülsengummifeder ver
gleichsweise nachgiebig miteinander verbunden werden sollen, in radialer Rich
tung demgegenüber aber eine vergleichsweise große Federsteifigkeit gefordert
ist, um Lageveränderungen der beiden Maschinenteile in radialer Richtung der
Hülsengummifeder nahezu vollständig zu vermeiden. Eine geringe Nachgiebigkeit
in radialer Richtung und eine vergleichsweise große Nachgiebigkeit in axialer
Richtung sind beispielsweise dann von Vorteil, wenn das Lager als Motorlager in
einem Kraftfahrzeug und/oder als Lager für einen Motorschemel auf dem
Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs zu Anwendung gelangt. Beim Bremsen und Be
schleunigen des Fahrzeugs sowie bei Kurvenfahrt soll eine Relativverlagerung
der beiden aneinander abgestützten Maschinenteile möglichst vermieden wer
den, während in axialer Richtung eingeleitete Schwingungen gedämpft/isoliert
werden sollen. Vergleichsweise höherfrequente, akustisch störende
Schwingungen werden beispielsweise während des Betriebs der Verbrennungs
kraftmaschine durch diese selbst erzeugt. Tieferfrequente Schwingungen ent
stehen beispielsweise beim Überfahren von Bodenunebenheiten. Das erfin
dungsgemäße Lager weist durch die funktionstechnische Reihenschaltung des
zweiten und dritten Federkörpers zu der Hülsengummifeder ausgezeichnete Ge
brauchseigenschaften auf. Die beiden Tellerfedern werden derart vorgespannt,
daß ihr Arbeitspunkt im schwingungsfreien Zustand unter statischer Vorlast im
waagerechten Bereich der im wesentlichen S-förmigen Federkennlinien liegt. Die
kleinamplitudigen, hochfrequenten Schwingungen werden durch die außeror
dentlich große Nachgiebigkeit der vorgespannten Tellerfedern im waagerechten
Bereich der S-förmigen Federkennlinien bewirkt. Sollen demgegenüber tieferfre
quente, vergleichsweise großamplitudige Schwingungen gedämpft werden, die
beispielsweise beim Überfahren von Bordsteinkanten entstehen, bewegt sich der
Arbeitspunkt der Federkennlinie mit zunehmendem Federweg aus dem waage
rechten Bereich der Federkennlinien heraus, wodurch eine vergrößerte Federstei
figkeit erzielt wird.
Außerdem wird die Hülsengummifeder derart belastet, daß
sich der innere Stützkörper relativ zum äußeren Stützkörper in axialer Richtung
verlagert, wobei der erste Federkörper auf Scherung beansprucht wird und eine
Dämpfung der großamplitudigen, tieferfrequenten Schwingungen bewirkt.
Schwingungen, die quer zur Achse des Lagers eingeleitet werden, werden durch
den ersten Federkörper ebenfalls gedämpft, ohne daß sich jedoch eine nen
nenswerte Radialverlagerung der beiden Stützkörper relativ zueinander ergibt.
Das Lager ist in Querrichtung nahezu unnachgiebig. Ein gute Führung der beiden
aufeinander abgestützten Maschinenteile zueinander wird dadurch bewirkt. Der
Stützkern und der äußere Stützkörper sind jeweils mit einem der Maschinenteile
relativ unbeweglich verbunden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Hülsen
gummifeder separat erzeugt ist und eine vormontierbare Einheit bildet. Die Her
stellung des Lagers ist dadurch vereinfacht, daß die Hülsengummifeder als ein
teilige Einheit gemeinsam mit dem zweiten und dritten Federkörper auf dem
Stützkern montiert wird. Hülsengummifedern sind in den verschiedensten Ab
messungen und mit den unterschiedlichsten Gebrauchseigenschaften preisgün
stig verfügbar. Das gesamte Lager kann daher problemlos an die jeweiligen Ge
gebenheiten des Anwendungsfalls angepaßt werden und ist kostengünstig her
stellbar.
Im Hinblick auf eine gute Isolierung hochfrequenter Schwingungen ist eine große
Nachgiebigkeit des zweiten und dritten Federkörpers von Vorteil. Dazu kann es
vorgesehen sein, daß der zweite und dritte Federkörper jeweils durch ein Teller
federpakte gebildet sind, daß jeweils zumindest zwei Tellerfedern aufweist. Be
vorzugt weist jedes Tellerfederpaket vier in Reihe geschaltete Tellerfedern auf.
Dadurch wird ein guter Kompromiß zwischen der Größe des Tellerfederpakets
und der Größe des Federwegs erzielt, bei dem sich der Arbeitspunkt innerhalb
des waagerechten Bereichs der S-förmigen Federkennlinien bewegt.
Der innere Stützkörper ist axial beiderseits auf dem zweiten und dritten Feder
körper abgestützt und bildet deren Widerlager. Die Innenumfangsfläche des in
neren Stützkörpers und/oder die äußere Umfangsfläche des Stützkerns können
zur Minimierung der Reibung bei axialen Relativverlagerungen mit einer rei
bungsverringernden Oberflächenbeschichtung versehen sein. Das Lager spricht
dann sehr feinfühlig auf die Einleitung von hochfrequenten, kleinamplitudigen
Schwingungen an. Nach einer anderen Ausgestaltung kann der Stützkern bei
spielsweise aus einer Bronzelegierung bestehen.
Der äußere Stützkörper ist von einem der aufeinander abzustützenden Maschi
nenteile relativ unbeweglich umschlossen. Das Maschinenteil kann beispiels
weise durch einen Motorschemel eines Kraftfahrzeugs gebildet sein.
Das Spannelement kann als Schraube ausgebildet sein, die mit einem mit dem
Stützkern relativ unbeweglich verbundenen Maschinenteil in Eingriff ist und den
Stützkern im wesentlichen zentral durchdringt. Bei dem mit dem Stützkern ver
bundenen Maschinenteil kann es sich beispielsweise um den Motor eines
Kraftfahrzeugs handeln, der durch das Lager auf einem Motorschemel abge
stützt ist. Im ungespannten Vormontagezustand weist der Stützkern, bedingt
durch die nicht-vorgespannten Tellerfederpakete des zweiten und dritten Feder
körpers, seine größte Ausdehnung in axialer Richtung auf. Im vorgespannten
Einbauzustand wird die Schraube in das Maschinenteil eingeschraubt, das auf
der axialen Stirnseite des Stützkerns abgestützt ist. Beim Einschrauben des
Spannelements werden der zweite und der dritte Federkörper derart vorge
spannt, daß deren Arbeitspunkte im waagerechten Bereich der jeweils S-förmi
gen Federkennlinie liegt. Der Stützkern weist eine im Vergleich zum ungespann
ten Vormontagezustand um den Vorspannweg der Tellerfederpakte verringerte
axiale Ausdehnung auf. Die Widerlager des Stützkerns können durch Radialvor
sprünge gebildet sein, wobei der dem abzustützenden Maschinenteil zuge
wandte Radialvorsprung auf der der Hülsengummifeder zugewandten Seite das
Widerlager für den zweiten Federkörper bildet und auf der in axialer Richtung
gegenüberliegenden Seite ein Maschinenteil aufnimmt. Die Radialvorsprünge
sind bevorzugt einstückig mit dem Stützkern ausgebildet. Die gegenseitige Zu
ordnung der Bestandteile des Lagers bei der Montage ist dadurch vereinfacht.
Der Außendurchmesser der vorgespannten zweiten und dritten Federkörper ist
bevorzugt kleiner, als der Außendurchmesser des äußeren Stützkörpers. Hierbei
ist von Vorteil, daß das gesamte ungespannte Lager im Vormontagezustand
durch die Ausnehmung in dem Maschinenteil geführt werden kann, das den
äußeren Stützkörper während der bestimmungsgemäßen Verwendung relativ
unbeweglich umschließt. In einem Reparaturfall ist eine derartige Ausgestaltung
von hervorzuhebendem Vorteil.
Das erfindungsgemäße Lager kann beispielsweise als Motorlager in einem
Kraftfahrzeug zur Anwendung gelangen oder einen Motorschemel auf dem
Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs abstützen.
Das erfindungsgemäße Lager wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 weiter
erläutert.
In Fig. 1 ist das Lager in einem ungespannten Vormontagezustand gezeigt.
Fig. 2 zeigt das Lager aus Fig. 1 im vorgespannten Einbauzustand.
In Fig. 3 ist das Lager aus Fig. 2 während seiner Demontage dargestellt.
In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Lager im ungespannten Vormontagezustand
gezeigt. Das Lager besteht aus einer Hülsengummifeder 4, die durch einen inne
ren Stützkörper 5 gebildet ist, der mit radialem Abstand von einem äußeren
Stützkörper 6 umschlossen ist. Innerhalb des durch den radialen Abstand gebil
deten Spalts ist ein erster Federkörper 1 angeordnet, der die beiden Stützkörper
5, 6 miteinander verbindet. Die Hülsengummifeder weist nur eine geringe Nach
giebigkeit in radialer Richtung auf, im Vergleich zu einer wesentlich größeren
Nachgiebigkeit in axialer Richtung. Die Hülsengummifeder 4 umschließt einen
Stützkern 8, der zweiteilig ausgebildet ist und aus zwei teleskopartigen Stütz
kernteilen 8.1, 8.2 besteht. Der Stützkern 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel
von einem schraubenartigen Spannelement 3 durchdrungen, das in axialer
Richtung einerseits mit einem Gewinde 13 in das Maschinenteil 10 einschraub
bar ist, das beispielsweise durch eine Verbrennungskraftmaschine gebildet ist. In
axialer Richtung andererseits ist der Schraubenkopf 14 an einer topfartig gestal
teten Verliersicherung 15 angelegt, die den dritten Federkörper 7 umfangsseitig
mit radialem Abstand umschließt. Das erste Stützkernteil 8.1 ist mit einem ein
stückig angeformten Radialvorsprung 11 versehen, der als Widerlager für die in
Richtung der Hülsengummifeder angeordneten Tellerfedern 2.1 des zweiten Fe
derkörpers 2 ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel besteht der zweite
Federkörper 2 aus einem Tellerfederpaket mit vier Tellerfedern, die sich am inne
ren Stützkörper 5 der Hülsengummifeder 4 abstützten. Der dritte Federkörper 7,
der entsprechend dem zweiten Federkörper 2 ausgebildet ist, stützt sich an ei
nem ringförmigen Radialvorsprung 12 ab, der in axialer Richtung verschieblich
auf dem zweiten Stützkernteil 8.2 angeordnet ist. In axialer Richtung anderer
seits ist der dritte Federkörper 7 auf einem weiteren Radialvorsprung 16 abge
stützt, der einstückig ineinander übergehend mit dem zweiten Stützkernteil aus
gebildet ist. Der axiale Spannweg 17 zwischen dem ersten und dem zweiten
Stützkern 8.1, 8.2 entspricht dem Weg, um den die Tellerfedern des zweiten
und des dritten Federkörpers 2, 7 vorgespannt werden müssen, so daß ihr Ar
beitspunkt jeweils im waagerechten Teilbereich der im wesentlichen S-förmigen
Federkennlinien liegt.
In Fig. 2 ist das in Fig. 1 gezeigte Lager im vorgespannten Einbauzustand ge
zeigt. Das Spannelement 3 ist mit seinem Gewinde 13 in eine Bohrung des Ma
schinenteils 10 eingeschraubt, wobei der zweite und der dritte Federkörper 2, 7
derart vorgespannt sind, daß ihre Federraten im wesentlichen Null sind. Der
äußere Stützkern 6 der Hülsengummifeder 4 ist umfangsseitig vom Maschinen
teil 9 relativ unbeweglich umschlossen. Zur Positionierung des Lagers innerhalb
des Maschinenteils 9 weist dieses auf der dem axial angrenzenden Maschinen
teil 10 zugewandten Seite einen Anschlag 18 auf. Die axiale Sicherung der Hül
sengummifeder 4 innerhalb des Maschinenteils 10 erfolgt durch einen Siche
rungsring 19, der in eine Nut eingeschnappt ist.
In Fig. 3 ist das Lager während seiner Demontage gezeigt. Es ist zu erkennen,
daß die als Tellerfederpakete ausgebildeten zweiten und dritten Federkörper 2, 7
einen geringeren Außendurchmesser aufweisen, als der äußere Stützkörper 6
der Hülsengummifeder 4. Dadurch besteht die Möglichkeit, das Lager problemlos
auszutauschen. Dazu wird lediglich das Spannelement 3 aus dem Maschinenteil
10 gelöst und anschließend der Sicherungsring 19 entfernt. Das Lager kann
dann komplett nach unten entnommen werden.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Maschinenteil 9 durch
den Motorschemel und das Maschinenteil 10 durch das Chassis eines
Kleintransporters gebildet, wobei auf dem Motorschemel eine hier nicht
dargestellte Verbrennungskraftmaschine befestigt ist.
Claims (10)
1. Lager, umfassend einen ringförmigen ersten Federkörper aus elastomerem
Werkstoff und einen zweiten Federkörper, der durch zumindest eine Tel
lerfeder gebildet ist, wobei der erste und der zweite Federkörper einander
im wesentlichen konzentrisch zugeordnet und in einer funktionstechni
schen Reihenschaltung angeordnet sind und wobei die Tellerfeder durch
ein Spannelement derart vorspannbar ist, daß die Federrate nach der Ver
spannung auf die bestimmungsgemäße Vorspannung im wesentlichen Null
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Federkörper (1) einen Bestand
teil einer Hülsengummifeder (4) bildet und in radialer Richtung zwischen
einem inneren (5) und einem äußeren Stützkörper (6) angeordnet ist, die
jeweils hohlzylinderförmig ausgebildet sind, daß in axialer Richtung bei
derseits der Hülsengummifeder (4) jeweils zumindest eine Tellerfeder (2.1,
7.1) angeordnet ist, die den zweiten (2) und einen dritten Federkörper (7)
bilden, daß der innere Stützkörper (5) von einem Stützkern (8) im we
sentlichen konzentrisch und relativ axialbeweglich durchdrungen ist, daß
der Stützkern (8) zumindest zweiteilig und zum Verspannen der Tellerfe
dern (2.1, 7.1) in axialer Richtung teleskopartig ausgebildet und durch das
Spannelement (3) betätigbar ist und jeweils ein Widerlager für den zweiten (2)
und dritten Federkörper (7) bildet, während ein Stützkörper (5, 6) jeweils das andere Widerlager für den zweiten (2)
und dritten Federkörper (7) bildet.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsengummi
feder (4) separat erzeugt ist und eine vormontierbare Einheit bildet.
3. Lager nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
und der dritte Federkörper (2, 7) jeweils durch ein Tellerfederpaket gebil
det sind, das jeweils zumindest zwei Tellerfedern (2.1., 2.2, . . . ; 7.1, 7.2, . . . )
aufweist.
4. Lager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere
Stützkörper (5) axial beiderseits auf dem zweiten und dritten Federkörper
(2, 7) abgestützt ist und deren Widerlager bildet.
5. Lager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere
Stützkörper (6) von einem der aufeinander abzustützenden Maschinenteile
(9) relativ unbeweglich umschlossen ist.
6. Lager nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spann
element (3) als Schraube ausgebildet ist, die mit einem mit dem Stützkern
(8) verbundenen Maschinenteil (10) in Eingriff ist und den Stützkern (8)
im wesentlichen zentral durchdringt.
7. Lager nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerla
ger des Stützkerns (8) durch Radialvorsprünge (11, 12) gebildet sind.
8. Lager nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außen
durchmesser der vorgespannten zweiten und dritten Federkörper (2, 7)
kleiner ist, als der Außendurchmesser des äußeren Stützkörpers (6).
9. Lager nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung als
Motorlager in einem Kraftfahrzeug.
10. Lager nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung als
Lager für einen Motorschemel auf dem Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944436244 DE4436244C1 (de) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | Lager |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944436244 DE4436244C1 (de) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | Lager |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4436244C1 true DE4436244C1 (de) | 1996-02-08 |
Family
ID=6530442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944436244 Expired - Lifetime DE4436244C1 (de) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | Lager |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4436244C1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017010006A1 (de) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Jörn GmbH | Elastomer-Metall-Lager |
CN109723744A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-07 | 南通瑞斯电子有限公司 | 一种蝶形弹簧 |
DE102021128585A1 (de) | 2021-11-03 | 2023-05-04 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Bauteilverbindung |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4125249C2 (de) * | 1991-07-31 | 1994-03-03 | Freudenberg Carl Fa | Elastische Befestigungsvorrichtung zur Verbindung eines Ansaugrohres mit einer Verbrennungskraftmaschine |
-
1994
- 1994-10-11 DE DE19944436244 patent/DE4436244C1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102017010006B4 (de) | 2017-10-27 | 2019-12-19 | Jörn GmbH | Elastomer-Metall-Lager |
CN109723744A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-07 | 南通瑞斯电子有限公司 | 一种蝶形弹簧 |
DE102021128585A1 (de) | 2021-11-03 | 2023-05-04 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Bauteilverbindung |
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