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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem Kernelement für ein Fahrzeug.
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Lageranordnungen werden verwendet, um lasttragende Bauteile in Fahrzeugen, insbesondere radführende Lenker, Getriebe, Motoren oder Aggregate schwingungstechnisch von der Karosserie zu entkoppeln. Dabei wirken unter anderem axiale sowie kardanische Kräfte auf die Lageranordnung. Die Lageranordnung umfasst daher eine Kerngeometrie zur Aufnahme des Befestigungselements, die von einem elastischen Körper umgegeben ist. Der elastische Körper wird durch eine Außengeometrie eingefasst. Für die Reaktion auf die axialen Kräfte werden hohe Axialsteifigkeiten benötigt, wohingegen die Radialsteifigkeit niedrig gehalten werden soll, um ausreichend große kardanische Freiwege zu erhalten.
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Aus der
DE 41 38 582 C1 ist dazu bekannt, für eine hohe Axialsteifigkeit einen balligen Kern mit einer an den Enden umgebördelten Außenhülse zu kombinieren. Je größer dabei die axiale Überdeckung zwischen der umgebördelten Außenhülse und dem Kern ist, desto größer wird auch die Axialsteifigkeit. Wird eine größere axiale Überdeckung durch einen größeren Innendurchmesser des Kernes bewirkt, steigt entgegen der oben genannten Voraussetzung die Radialsteifigkeit stärker an als die Axialsteifigkeit.
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EP 0 524 843 B1 beschreibt die Verwendung von ringförmigen Rippen an den Enden des Kerns, die von dem Kern in den elastischen Körper ragen. Die Rippen überdecken in Längsrichtung einen umgebördelten Bereich der Außengeometrie. Hier kann die Axialsteifigkeit lediglich begrenzt eingestellt werden. Wird die Außengeometrie weiter umgebördelt oder werden die Rippen auf dem Kern vergrößert, steigt die Axialsteifigkeit weiter an. Allerdings nehmen dann ebenfalls die radialen Freiwege und vor allem die kardanischen Freiwege stark ab.
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Aus der
DE 10 2017 111 996 A1 ist bekannt, dass Rippen verschiedener Größen aus dem Kern hervorragen, wobei die Rippen an zentralen Positionen des Kerns größer sind als Rippen die außen angeordnet sein können. Allerdings ist die Axialsteifigkeit gemäß dieser Lehre lediglich begrenzt einstellbar.
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JP H09 196 108 A beschreibt eine zylindrische Halterung umfassend einen Guss aus einer Aluminiumlegierung mit einer Dehnung von mehr als 2,0 %. Ein ringförmiger Vorsprung ist mit einem Öffnungsteil in axialer Richtung integriert und stößt an einer Endfläche in axialer Richtung einer Zwischenhülse an. Dadurch wird ein ringförmiger Verriegelungsteil an dem anderen Öffnungsteil in axialer Richtung ausgebildet und an dem anderen Endteil in axialer Richtung der Zwischenhülse angelegt. Eine Dichtungsgummischicht wird durch den ringförmigen Vorsprung gehalten und fixiert das ringförmige Verriegelungsteil in axialer Richtung durch die Dichtungsgummischicht. Diese Halterung weist eine hohe Radialsteifigkeit auf.
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DE 44 38 931 A1 betrifft ein Hydrolager mit in einem Ringraum zwischen einer Außenhülse und einer Innenhülse angeordneter Elastomerfeder, in der einander diametral gegenüberliegende, miteinander über eine Drosselstrecke kommunizierende Hydraulikkammern mit der einen Hülse benachbarten, zum Hülsenumfang im Wesentlichen konzentrischen, membranartigen Wandteilen aus Elastomermaterial ausgebildet sind, welche im Bereich einer radialen Mittelebene des Hydrolagers an die eine Hülse angebunden sind und an den Stirnseiten des Hydrolagers in an die andere Hülse angebundene stirnseitige Wandteile aus Elastomermaterial übergehen. Die membranartige Wandteile wird möglichst großflächig ausgebildet, um die relative Dehnung der Membranen, d. h. das Verhältnis zwischen Gesamtdehnung und Fläche der Membran, bei Relativbewegungen zwischen den Hülsen möglichst gering zu halten.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine hohe Axialsteifigkeit bei gleichzeitig großen kardanischen Freiwegen und einer niedrigen radialen Steifigkeit aufweist.
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Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7.
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Bei einer Lageranordnung mit einem Kernelement für ein Fahrzeug , einem das Kernelement entlang der Längsachse zumindest teilweise umhüllenden, elastischen Zwischenelement und mindestens einem das elastische Zwischenelement entlang der Längsachse zumindest teilweise umhüllenden Hülsenelement, das ein erstes zum Kernelement weisendes Endstück und ein entlang der Längsachse in einem Abstand zu dem ersten Endstück angeordnetes zweites zum Kernelement weisendes Endstück aufweist, wobei eine erste Erstreckungslänge des ersten Endstücks am elastischen Zwischenelement einen ersten sich entlang der Längsachse erstreckenden Überdeckungsbereich definiert und eine zweite Erstreckungslänge des zweiten Endstücks am elastischen Zwischenelement einen zweiten sich entlang der Längsachse erstreckenden Überdeckungsbereich definiert, wobei das Kernelement ein sich entlang einer Längsachse erstreckendes Hohlzylinderelement aufweist, wobei das elastische Zwischenelement zwischen dem ersten Überdeckungsbereich und dem Hohlzylinderelement radial beabstandet mindestens einen ersten Übergangsbereich aufweist und zwischen dem zweiten Überdeckungsbereich und dem Hohlzylinderelement radial beabstandet mindestens einen zweiten Übergangsbereich aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kernelement einen Mittenbereich aufweist, der zwischen dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück angeordnet ist, wobei der Mittenbereich mindestens ein sich von dem Hohlzylinderelement weg erstreckendes Innen-Rippenelement aufweist, das zumindest teilweise in den ersten und/oder zweiten Überdeckungsbereich hineinragt, wobei das Kernelement außerhalb des Mittenbereichs zwischen dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück mindestens ein im ersten und/oder zweiten Übergangsbereich angeordnetes Außen-Rippenelement aufweist, das in einer von dem Hohlzylinderelement weg weisenden, radialen Erstreckungsrichtung eine geringere Höhe aufweist als das mindestens eine Innen-Rippenelement, das im Mittenbereich angeordnet ist.
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Mit der Erfindung wird ein Kernelement bereitgestellt, das in einem Mittenbereich mindestens ein Rippenelement, das als Innen-Rippenelement bezeichnet wird, aufweist, das eine größere Höhe umfasst als das mindestens eine außerhalb des Mittenbereichs angeordnete Rippenelement, das als Außen-Rippenelement bezeichnet werden kann. Das Innen-Rippenelement kann dabei mittig zwischen den beiden Endstücken oder auch leicht außermittig angeordnet sein. Die Höhe der Rippenelemente nimmt daher vom Mittenbereich nach außen hin ab. Da das mindestens eine Außen-Rippenelement kleiner ist als das mindestens eine Innen-Rippenelement, weist die Lageranordnung ausreichend große kardanische Freiwege auf. Dabei kann das Innen-Rippenelement so ausgebildet werden, dass eine Axialsteifigkeit vergrößert wird, ohne dass die kardanischen Freiwege verkleinert werden. Je größer die axiale Überdeckung zwischen einem Endstück und dem Innen-Rippenelement desto mehr steigen die Axialsteifigkeit maßgeblich bestimmenden Druckspannungen im elastischen Zwischenelement in der entsprechenden Richtung an. Je breiter das Innen-Rippenelement ausgeführt ist, desto höher ist die resultierende Radialsteifigkeit. Folglich führt eine schmale Ausführung des freien Endes des Innen-Rippenelementes zu einer geringen Radialsteifigkeit, während die Axialsteifigkeit durch die Dicke des freien Endes des Innen-Rippenelementes praktisch nicht beeinflusst wird. Dadurch, dass zumindest das Innen-Rippenelement in den ersten Überdeckungsbereich und/oder zweiten Überdeckungsbereich hineinragt, kann die Axialsteifigkeit der Lageranordnung in einem großen Intervall mittels der Höhe des Innen-Rippenelements eingestellt werden. Aufgrund des ersten zum Kernelement weisenden Endstücks und des zweiten zum Kernelement weisenden Endstücks kann damit in Kombination mit dem Innen-Rippenelement weiter eine im Vergleich zum Stand der Technik erhöhte Axialsteifigkeit eingestellt werden. Die Höhe des Innen-Rippenelements wird dabei von dem Hohlzylinderelement des Kernelements aus ermittelt, wobei der Durchmesser des Hohlzylinderelements durch einen kleinsten Durchmesser des Kernelementes in einem Kernendbereich definiert ist. Der Kernendbereich ist dabei zwischen dem mindestens einen Außen-Rippenelement und einer zu dem Außen-Rippenelement nächstgelegenen Stirnfläche des Kernelements angeordnet. Dieser kleinste Durchmesser im Kernendbereich dominiert die Standfestigkeit des Kernelements. Das mindestens eine Außen-Rippenelement ragt in den ersten und/oder zweiten Übergangsbereich hinein, der zwischen dem ersten bzw. zweiten Überdeckungsbereich und dem Kernelement am elastischen Zwischenelement angeordnet ist. Das mindestens eine Außen-Rippenelement ragt dabei nicht notwendigerweise in den ersten und/oder zweiten Überdeckungsbereich hinein, kann jedoch auch darüber hinaus in den Überdeckungsbereich hineinragen. Trotzdem bewirkt ein zusätzlich zum Innen-Rippenelement vorgesehenes mindestens eine Außen-Rippenelement eine Erhöhung der axialen Steifigkeit gegenüber der Verwendung ausschließlich eines Innen-Rippenelementes. Das mindestens eine Innen-Rippenelement wird von dem mindestens einen Außen-Rippenelement durch eine Umfangsnut getrennt. Das Material des elastischen Zwischenelements, das in der Umfangsnut angeordnet ist, weicht unter radialer Last in Umfangsrichtung aus. Dies bewirkt eine verringerte Radialsteifigkeit. Die Bereiche des elastischen Zwischenelements, die zwischen den Rippenelementen angeordnet sind, unterliegen bei einer axialen Auslenkung einer sehr geringen Belastung. Die Bereiche zwischen den Rippenelementen haben daher lediglich einen geringen Einfluss auf die Axialsteifigkeit. Bei einer Auslenkung des Hohlzylinderelements in radialer Richtung kann das Material des elastischen Zwischenelements in Umfangsrichtung ausweichen und senkt damit die Radialsteifigkeit deutlich ab. Damit wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die eine hohe Axialsteifigkeit bei gleichzeitig niedriger Radialsteifigkeit bereitstellt und dabei große kardanische Freiwege aufweist. Analog zu einer Spannungsverteilung in Verschraubungen, verteilen sich die Lasten in der Lageranordnung, die in diesem Fall Dehnungen oder Spannungen in dem elastischen Zwischenelement sind, aufgrund der hohen Anzahl schmaler Rippen über ein größeres Volumen des elastischen Zwischenelements bzw. die Lasten verteilen sich gleichmä-ßiger entlang der Längsachse, wobei sie sich an freien Endbereichen der Rippenelemente konzentrieren. Damit steigt bei gleicher Belastung die Lebensdauer des elastischen Zwischenelements im Vergleich zum Stand der Technik. Die abnehmende Höhe der Rippenelemente vom Innen-Rippenelement zu den Außen-Rippenelementen hin, verbessert die Verteilung weiter und sorgen für einen ausreichenden, kardanischen Freiweg.
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Gemäß einem Beispiel kann das Kernelement zwei Außen-Rippenelemente aufweisen, wobei der Mittenbereich zwischen den zwei Außen-Rippenelementen angeordnet ist.
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Damit wird die Einstellbarkeit der Radialsteifigkeit und der Axialsteifigkeit weiter verbessert. Das Innen-Rippenelement ist dabei zwischen den beiden Außen-Rippenelementen angeordnet. Mit den Außen-Rippenelementen kann daher die Axialsteifigkeit weiter beeinflusst werden. Das Innen-Rippenelement ist dabei weiterhin höher ausgebildet als die beiden Außen-Rippenelemente. Die kardanischen Freiwege sind daher weiterhin ausreichend groß, wobei die Einstellung der Axialsteifigkeit weiter erhöht werden kann.
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Erfindungsgemäß weist ein zwischen dem mindestens einen Innen-Rippenelement und dem mindestens einen Außen-Rippenelement angeordneter erster Rippengrund ausgehend vom Hohlzylinderelement höchstens eine Höhe von zwei Dritteln einer von dem Hohlzylinderelement ausgehenden Höhe des mindestens einen, angrenzenden Innen-Rippenelements auf.
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Zwischen dem mindestens einen Innen-Rippenelement und dem mindestens einen Außen-Rippenelement wird damit ein ausreichend tiefer Rippengrund bereitgestellt, mit dem die Radialsteifigkeit gegenüber der Axialsteifigkeit signifikant abgesenkt wird. Damit das Material effektiv unter radialer Last in Umfangsrichtung ausweichen kann, müssen die Umfangsnuten in Bezug auf die jeweils angrenzenden Rippenelemente tief genug sein. Die Höhe jedes Rippengrundes ausgehend vom Hohlzylinderelement darf daher maximal zwei Drittel der Höhe der an die jeweilige Umfangsnut angrenzenden Rippenelemente aufweisen, wobei auch die Höhe der Rippenelemente vom Hohlzylinderelement aus gemessen wird. Bei einer Höhe des Rippengrundes, die sich aus dem Abstand des Rippengrundes vom Hohlzylinderelement von höchstens zwei Dritteln der von dem Hohlzylinderelement aus ermittelten Höhe des mindestens einen angrenzenden Innen-Rippenelements ergibt, kann an der Position des Rippengrunds die Radialsteifigkeit genügend abgesenkt werden, um die gesamte Radialsteifigkeit der Lageranordnung signifikant zu beeinflussen.
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Weiter kann der Mittenbereich mindestens zwei Innen-Rippenelemente aufweisen. Die beiden Innen-Rippenelemente sind dabei außermittig im Mittenbereich zwischen den beiden Endstücken angeordnet. Mit den beiden Innen-Rippenelementen kann die Axialsteifigkeit in einem erweiterten Umfang als mit nur einem Innen-Rippenelement beeinflusst werden. Die mindestens zwei Innen-Rippenelemente können beispielsweise in der von der Längsachse weg weisenden radialen Erstreckungsrichtung die gleiche Höhe aufweisen.
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Weiter kann zum Beispiel ein zwischen den mindestens zwei Innen-Rippenelementen angeordneter zweiter Rippengrund ausgehend vom Hohlzylinderelement höchstens eine Höhe von zwei Dritteln einer maximalen von dem Hohlzylinderelement ausgehenden Höhe der mindestens zwei angrenzenden Innen-Rippenelemente aufweisen. Wenn der Mittenbereich mehrere Innen-Rippenelemente aufweist, wird die Höhe des höchsten angrenzenden Innen-Rippenelements zu Grunde gelegt.
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Zwischen den beiden Innen-Rippenelementen wird damit ein ausreichend tiefer Rippengrund bereitgestellt, mit dem die Radialsteifigkeit gegenüber der Axialsteifigkeit signifikant abgesenkt werden kann.
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Weiter kann das Kernelement außerhalb des Mittenbereichs zwischen dem mindestens einen Innen-Rippenelement und dem mindestens einen Außen-Rippenelement beispielsweise mindestens ein weiteres Innen-Rippenelement aufweisen, das in der von der Längsachse weg weisenden, radialen Erstreckungsrichtung vom Hohlzylinderelement ausgehend eine geringere Höhe aufweist als das mindestens eine Innen-Rippenelement und zumindest in den ersten und/oder zweiten Übergangsbereich hineinragt.
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Vom Innen-Rippenelement ausgehend sind dann mindestens zwei weitere Rippenelemente, nämlich das weitere Innen-Rippenelement und das Außen-Rippenelement in Richtung eines der beiden Endstücke vorgesehen. Mit dem weiteren Innen-Rippenelement kann die Axialsteifigkeit weiter erhöht, sowie die Dehnungen im elastischen Zwischenelement weiter harmonisiert werden, ohne eine signifikante Erhöhung der Radialsteifigkeit zu bewirken. Das weitere Innen-Rippenelement weist dabei eine geringere Höhe als das Innen-Rippenelement und kann dabei weniger in den ersten und/oder zweiten Überdeckungsbereich hineinragen als das Innen-Rippenelement. Damit werden die kardanischen Freiwege erhalten und dennoch eine weitere Erhöhung der Axialsteifigkeit ermöglicht. Jeder an die weiteren Innen-Rippenelemente angrenzende Rippengrund weit dabei maximal zwei Dritteln der Höhe der an den jeweiligen Rippengrund angrenzenden Rippe auf, wobei alle Rippengrund- und Rippenhöhen vom Hohlzylinderelement aus bestimmt werden.
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Gemäß einem weiteren Beispiel kann entlang der Längsachse mindestens ein dritter Rippengrund auf einer ersten Seite des Innen-Rippenelements und mindestens ein vierter Rippengrund auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Innen-Rippenelements ausgehend vom Hohlzylinderelement höchstens eine Höhe von zwei Dritteln einer von dem Hohlzylinderelement ausgehenden Höhe des jeweils höchsten an den entsprechenden Rippengrund angrenzenden Rippenelements aufweisen.
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Auf beiden Seiten des mindestens einen Innen-Rippenelements wird damit ein ausreichend tiefer Rippengrund bereitgestellt, mit dem die Radialsteifigkeit gegenüber der Axialsteifigkeit signifikant abgesenkt werden kann.
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Weiter kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in allen Schnittebenen durch die Längsachse freie Endbereiche aller Rippenelemente, die entlang der Längsachse zwischen dem ersten und dem zweiten Endstück angeordnet sind, eine Einhüllende definieren, die sich ballig um das Hohlzylinderelement erstreckt.
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Durch die ballige Erstreckung der Einhüllenden durch die Spitzen der Rippen des Hohlzylinderelements wird ein ausreichender kardanischer Freiweg bereitgestellt.
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Das mindestens eine Außen-Rippenelement kann gemäß einem weiteren Beispiel in den Überdeckungsbereich hineinragen.
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Damit kann mit dem mindestens einen Außen-Rippenelement ebenfalls eine signifikante Beeinflussung der Axialsteifigkeit bewirkt werden. Mit diesem mindestens einen Außen-Rippenelement kann daher die Axialsteifigkeit weiter erhöht, sowie die Dehnungen im elastischen Zwischenelement weiter harmonisiert werden.
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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:
- 1a, b eine schematische Schnitt-Darstellung eines ersten Beispiels der Lageranordnung;
- 2 eine schematische Schnitt-Darstellung eines zweiten Beispiels der Lageranordnung;
- 3a, b eine schematische Schnitt-Darstellung eines dritten Beispiels der Lageranordnung; und
- 4 eine schematische Schnitt-Darstellung eines vierten Beispiels einer Lageranordnung.
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Die Lageranordnung wird im Folgenden gemäß 1a mit dem Bezugszeichen 10 referenziert.
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Die Lageranordnung 10 umfasst ein Kernelement 12, ein elastisches Zwischenelement 14 und ein Hülsenelement 16.
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Das Hülsenelement 16 erstreckt sich entlang einer Längsachse 18 um das elastische Zwischenelement 14 und weist ein erstes Endstück 20 und ein zweites Endstück 22 auf, die beide zu dem Kernelement 12 weisen. Das erste Endstück 20 erstreckt sich dabei über eine erste Erstreckungslänge in zur Längsachse 18 radialer Erstreckungsrichtung 56 zum Kernelement 12. Das zweite Endstück 22 erstreckt sich über eine zweite Erstreckungslänge in radialer Erstreckungsrichtung 56 zum Kernelement 12.
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Das erste Endstück 20 und das zweite Endstück 22 sind in einem Abstand 44 zueinander angeordnet. In der zur Längsachse 18 radialen Erstreckungsrichtung 56 überlappen das erste Endstück 20 und das zweite Endstück 22 daher mit dem Zwischenelement 14. Dem ersten Endstück 20 ist dabei ein erster Überdeckungsbereich 26 zugeordnet, der sich entlang der Längsachse 18 erstreckt und durch die erste Erstreckungslänge des ersten Endstücks 20 in der radialen Erstreckungsrichtung 56 definiert wird. Die zweite Erstreckungslänge des zweiten Endstücks 22 in der radialen Erstreckungsrichtung 56 definiert einen zweiten Überdeckungsbereich 26' am Zwischenelement 14, der sich ebenfalls entlang der Längsachse 18 erstreckt.
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Außerhalb des ersten Überdeckungsbereichs 26 ist in Richtung der Längsachse 18 am elastischen Zwischenelement 14 ein erster Übergangsbereich 28 angeordnet. Außerhalb des zweiten Überdeckungsbereichs 26' ist in Richtung der Längsachse 18 am elastischen Zwischenelement 14 ein zweiter Übergangsbereich 28' angeordnet.
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In 1a sind der erste Überdeckungsbereich 26 und der zweite Überdeckungsbereich 26' gleich groß, da sich das erste Endstück 20 und das zweite Endstück 22 mit der gleichen Erstreckungslänge von dem Hülsenelement 16 in Richtung des Kernelements 12 erstrecken. Dementsprechend sind der erste Übergangsbereich 28 und der zweite Übergangsbereich 28' ebenfalls gleich groß. Eine waagrechte gestrichelte Linie markiert dabei die Grenze zwischen dem ersten bzw. zweiten Überdeckungsbereich 26, 26' und dem ersten bzw. zweiten Übergangsbereich 28, 28'.
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Das elastische Zwischenelement 14 umhüllt das Kernelement 12 zumindest teilweise. D. h., dass das elastische Zwischenelement 14 sich zumindest teilweise um das Kernelement 12 erstreckt. Auch das Hülsenelement 16 erstreckt sich um das Zwischenelement 14. Das elastische Zwischenelement 14 kann aus einem Elastomer, wie zum Beispiel einer Kautschukmischung, bestehen, das durch Vulkanisation haftend auf dem Kernelement 12 hergestellt wurde.
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Das Kernelement 12 umfasst ein Hohlzylinderelement 38, das sich entlang der Längsachse 18 erstreckt. Zwischen den beiden Endstücken 20, 22 umfasst das Kernelement 12 einen Mittenbereich 24. Der Mittenbereich 24 muss sich dabei nicht von dem ersten Endstück 20 zum zweiten Endstück 22 erstrecken, sondern kann sich entlang einer Teilstrecke zwischen dem ersten Endstück 20 und dem zweiten Endstück 22 erstrecken. Weiter ist der Mittenbereich 24 nicht notwendigerweise mittig zwischen den beiden Endstücken 20, 22 angeordnet. Er kann auch außermittig angeordnet sein.
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Von dem Hohlzylinderelement 38 erstreckt sich im Mittenbereich 24 des Kernelements 12 in der zur Längsachse 18 radialen Erstreckungsrichtung 56 mindestens ein Innen-Rippenelement 30. Das Innen-Rippenelement 30 weist dabei von dem Hohlzylinderelement 38 gemessen eine Höhe 46 auf und erstreckt sich bis in den ersten Überdeckungsbereich 26 bzw. in den zweiten Überdeckungsbereich 26'. Ein freier Endbereich 58 des Innen-Rippenelements 30, der an der Spitze des Innen-Rippenelement 30 angeordnet ist, ist dabei in dem ersten Überdeckungsbereich 26 und/oder zweiten Überdeckungsbereich 26' angeordnet. In Richtung der Längsachse 18 überlappt somit das erste Endstück 20 bzw. das zweite Endstück 22 mit dem Innen-Rippenelement 30. Dies bewirkt eine Erhöhung der Axialsteifigkeit.
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Weiter erstreckt sich außerhalb des Mittenbereichs 24 zwischen dem ersten Endstück 20 und dem zweiten Endstück 22 mindestens ein Außen-Rippenelement 32. In dem in 1a dargestellten Beispiel umfasst die Lageranordnung 10 zwei Außen-Rippenelemente 32.
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Das Innen-Rippenelement 30 weist eine größere Höhe 46 auf als die beiden Außen-Rippenelemente 32, die eine Höhe 48 aufweisen. Da die Höhe 48 der Außen-Rippenelemente 32 geringer ist als die Höhe 46 des Innen-Rippenelements 30, umfasst die Lageranordnung 10 große kardanische Freiwege, eine gute Verteilung der Dehnungen im elastischen Zwischenelement 14 bei axialen Auslenkungen und eine geringe Radialsteifigkeit.
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Die Rippenelemente 30, 32 erstrecken sich jeweils um die Längsachse 18 bzw. um das gesamte Kernelement 12 herum. Dabei sich müssen die Rippenelemente 30, 32 in Umfangsrichtung nicht vollständig um die Längsachse 18 erstrecken. Weiter können sie kreisförmig sein, oder partiell von der Kreisform abweichen. In den Figuren ist jeweils lediglich eine Schnittebene dargestellt.
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Die freien Endbereiche 60 der Außen-Rippenelemente 32, die an den Spitzen der Außen-Rippenelemente 32 angeordnet sind, sind in diesem Beispiel außerhalb des ersten Überdeckungsbereiches 26 und außerhalb des zweiten Überdeckungsbereichs 26' angeordnet. In einem alternativen Beispiel können die freien Endbereiche 60 der Außen-Rippenelemente 32 in den ersten Überdeckungsbereich 26 und/oder in den zweiten Überdeckungsbereich 26' hineinragen. Sie ragen jedoch in jedem Fall weniger in den jeweiligen Überdeckungsbereich 26, 26' hinein als der freie Endbereich 58 des Innen-Rippenelements 30.
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Die freien Endbereiche 60 und der freie Endbereich 58 sind auf einer Einhüllenden 36 angeordnet, die sich ballig um das Hohlzylinderelement 38 erstreckt.
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Zwischen den Rippenelementen, d. h. zwischen dem Innen-Rippenelement 30 und den beiden Außen-Rippenelementen 32 ist jeweils ein Rippengrund 42 angeordnet. Ein Rippengrund 42, der zwischen dem Innen-Rippenelement 30 und einem Außen-Rippenelement 32 angeordnet ist, kann dabei als erster Rippengrund 42 bezeichnet werden. Falls mehrere Innen-Rippenelemente 30 vorgesehen sind, kann ein Rippengrund 42, der zwischen den Innen-Rippenelementen 32 angeordnet ist, als zweiter Rippengrund 42 bezeichnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann dieser Rippengrund 42, wenn er auf einer ersten Seite des Innen-Rippenelements 30 angeordnet ist, als dritter Rippengrund 42 bezeichnet werden. Wenn der Rippengrund 42 auf einer zweiten Seite des Innen-Rippenelements 30 angeordnet ist, kann dieser Rippengrund 42 als vierter Rippengrund 42 bezeichnet werden.
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Der Rippengrund 42 weist ausgehend von dem Hohlzylinderelement 38 jeweils höchstens eine Höhe von mindestens zwei Dritteln der Höhe 46 des mindestens einen Innen-Rippenelements 30 auf. Wenn der Mittenbereich 24 mehrere Innen-Rippenelemente 30 aufweist, wird die Höhe 46 des größten Innen-Rippenelements 30 zu Grunde gelegt.
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Das Hohlzylinderelement 38 weist an den Stirnflächen 62 einen flachen Auslauf ggf. mit einer leichten Entformschräge des elastischen Zwischenelements 14 auf. Dies verbessert die Entformbarkeit bei der Herstellung des Zwischenelements 14.
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1b zeigt eine Ausführungsform, bei der die Stirnflächen 62 des Hohlzylinderelements 38 eine Auftulpung 50 aufweisen, sodass sie sich deren Durchmesser erweitert hat. Die Auftulpung 50 wurde dabei nach der Herstellung des elastischen Zwischenelements 14 und dem Verbinden des elastischen Zwischenelements 14 mit dem Kernelement 12 erzeugt. Hierdurch wird die Fläche der Stirnflächen 62 vergrößert, so dass, bei einem als Schraube ausgebildeten Befestigungselement, bei gegebener Schraubenvorspannkraft die Flächenpressung zu einer nicht dargestellten Anschraubfläche, etwa einer Karosserie, eines Motors oder eines Lenkers, geringer ist und die Anschraubfläche folglich nicht durch das Kernelement plastisch verformt wird.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Lageranordnung 10, bei der im Mittenbereich 24 zwei Innen-Rippenelemente 30 angeordnet sind. Weiter umfasst die Lageranordnung 10 am Kernelement 12 zwei Außen-Rippenelemente 32. Die beiden Innen-Rippenelemente 30 sind zwischen den beiden Außen-Rippenelementen 32 angeordnet und können unterschiedliche Höhen 46 aufweisen. Sie sind jedoch in jedem Fall höher als die Außen-Rippenelemente 32.
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Die in 2 dargestellte Ausführungsform der Lagerordnung 10 weist ebenfalls Auftulpungen 50 an den Stirnflächen 62 auf.
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In 3a ist eine alternative, weitere Ausführungsform in der Lageranordnung 10 dargestellt. Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Ausführungsformen umfasst das Kernelement 12 in dieser Ausführungsform zwischen dem Innen-Rippenelement 30 und den beiden Außen-Rippenelementen 32 jeweils mindestens ein weiteres Innen-Rippenelement 34. Jedes weitere Innen-Rippenelement 34 weist dabei eine geringere Höhe als das Innen-Rippenelement 30 auf. Ein weiteres Innen-Rippenelement 34 kann dabei in den ersten und/oder zweiten Überdeckungsbereich 26, 26' hineinragen. Dies ist jedoch nicht notwendig. Alternativ kann das weitere Innen-Rippenelement 34 daher auch lediglich in den ersten und/oder zweiten Übergangsbereich 28, 28' hineinragen.
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Mit dem weiteren Innen-Rippenelement 34, kann die Axialsteifigkeit weiter beeinflusst werden. Die Axialsteifigkeit kann damit noch weiter erhöht werden als ohne weiteres Innen-Rippenelement 34. Da die Höhe aller Rippengründe 42 jeweils maximal zwei Drittel der Höhe der an die jeweiligen Rippengründe 42 angrenzenden Rippenelemente 30, 32, 34 aufweisen, wird die Radialsteifigkeit kaum beeinflusst. Außerdem kann ein weiteres Innen-Rippenelement die Dehnungsverteilung im belasteten elastischen Zwischenelement verbessern.
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3b zeigt dabei eine weitere Ausführungsform gemäß 3a, bei der statt der Auftulpungen 50 Verdickungen 40 an den Stirnseiten 62 des Kernelements 12 erzeugt wurden bevor das elastische Zwischenelement 14 hergestellt wurde.
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4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform der Lageranordnung 10 mit einem zweiteiligen Hülsenelement 16. Das Hülsenelement 16 weist auf der in der Figur linken Seite ein erstes Hülsenteil 52 und auf der in der Figur rechten Seite ein zweites Hülsenteil 54 auf. An dem ersten Hülsenteil 52 ist das erste Endstück 20 befestigt. An dem zweiten Hülsenteil 54 ist das zweite Endstück 22 befestigt.
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Das erste Endstück 20 wurde vor der Herstellung des Zwischenelements 14 hergestellt. Beispielsweise kann das erste Hülsenteil 52 durch Aluminiumdruckguss oder Kunststoffspritzguss hergestellt worden sein.
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Das zweite Endstück 22 kann durch Umformen nach der Herstellung des Zwischenelements 14 hergestellt worden sein. Dabei kann das zweite Endstück 22 z. B. vor oder nach der Vulkanisation umgebördelt, angelegt oder angedrückt usw. worden sein.
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Das erste Endstück 20 weist dabei eine größere Erstreckung in radialer Erstreckungsrichtung zur Längsachse 18 auf als das zweite Endstück 22. Dementsprechend ist der erste Überdeckungsbereich 26 in radialer Erstreckungsrichtung größer als der zweite Überdeckungsbereich 26'. Der zweite Überdeckungsbereich 26' überlappt dabei vollständig in dem ersten Überdeckungsbereich 26.
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Demzufolge ist der erste Übergangsbereich 28 kleiner als der zweite Übergangsbereich 28'. Der zweite Übergangsbereich 28' umfasst dabei den ersten Übergangsbereich 28. Weiter überlappt der zweite Übergangsbereich 28 teilweise mit dem ersten Überdeckungsbereich 26.
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Damit weist die Lageranordnung in den beiden axialen Richtungen entlang der Längsachse 18 verschiedene Kennlinien insbesondere im Bereich der Progression für die Axialsteifigkeit auf. In 4 nach rechts ist der Progressionsverlauf der Axialsteifigkeit ausgeprägter als der Progressionsverlauf der Axialsteifigkeit nach links. In diesem Beispiel ragt das Innen-Rippenelement 30 lediglich in den ersten Überdeckungsbereich 26 hinein und ist außerhalb des zweiten Überdeckungsbereichs 26' angeordnet.
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Weiter sind die Rippengründe links und rechts des Innen-Rippenelements 30 mit verschiedenen Tiefen ausgebildet; eine vollständige Symmetrie der Höhen der Rippenelemente 30 und Rippengründe 42 ist nicht notwendig. Der Rippengrund links des Innen-Rippenelements 30 wird mit dem Bezugszeichen 42' bezeichnet, der Rippengrund rechts des Innen-Rippenelements 30 mit dem Bezugszeichen 42". Der Rippengrund 42' kann daher dem dritten Rippengrund entsprechen und der Rippengrund 42" dem vierten Rippengrund.
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Der dritte Rippengrund 42' ist in zur Längsachse 18 radialer Erstreckungsrichtung zum Hohlzylinderelement 38 beabstandet. Ausgehend von dem größten Innen-Rippenelement 30 des Mittenbereichs 24 ist die Tiefe des dritten Rippengrunds 42' daher geringer als die Höhe 46 des Innen-Rippenelements 30. Sie beträgt jedoch höchstens zwei Drittel der Höhe des höchsten angrenzenden Rippenelements, in diesem Fall die Höhe 46 des Innen-Rippenelements 30..
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Der vierte Rippengrund 42" ragt in das Hohlzylinderelement 38 hinein. Die Tiefe des vierten Rippengrunds 42" ist daher größer als die Höhe 46 des Innen-Rippenelements 30.
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Mit dem dritten Rippengrund 42' und dem vierten Rippengrund 42" kann der Verlauf der Radialsteifigkeit entlang der Längsachse 18 beeinflusst werden.
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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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- 10
- Lageranordnung
- 12
- Kernelement
- 14
- Zwischenelement
- 16
- Hülsenelement
- 18
- Längsachse
- 20
- erstes Endstück
- 22
- zweites Endstück
- 24
- Mittenbereich
- 25
- Kernendbereich
- 26
- erster Überdeckungsbereich
- 26'
- zweiter Überdeckungsbereich
- 28
- erster Übergangsbereich
- 28'
- zweiter Übergangsbereich
- 30
- Innen-Rippenelement
- 32
- Außen-Rippenelement
- 34
- weiteres Innen-Rippenelement
- 34`
- weiteres Innen-Rippenelement
- 36
- Einhüllende
- 38
- Hohlzylinderelement
- 40
- Verdickung
- 42
- Rippengrund
- 44
- Abstand
- 46
- Höhe des Innen-Rippenelements
- 48
- Höhe des Außen-Rippenelements
- 50
- Auftulpung
- 52
- erstes Hülsenteil
- 54
- zweiter Hülsenteil
- 56
- radiale Erstreckungsrichtung
- 58
- Endbereich
- 60
- Endbereich
- 62
- Stirnfläche
