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Die Erfindung betrifft einen Reibungsdämpfer.
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Reibungsdämpfer sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt und werden beispielsweise in Waschmaschinen zur Reibungsdämpfung von Schwingungen der Trommel eingesetzt. Bei hohen mechanischen Beanspruchungen des Reibungsdämpfers, insbesondere in Form einer Zug-/ Druck-Wechsel-Beanspruchung verursacht der Reibungsdämpfer unerwünschte Störgeräusche.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reibungsdämpfer bereitzustellen, der reduzierte Geräuschemissionen ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass ein Reibungsdämpfer mindestens ein Vorspannelement aufweist. Das Vorspannelement dient zum Aufbringen einer Vorspannkraft zwischen einer Kappe und einem Gehäuse. Insbesondere ist die Kappe in dem Gehäuse montierbar. Die Kappe kann vorgespannt am Gehäuse montiert werden. Das Vorspannelement ermöglicht das Aufbringen einer Vorspannkraft auf die am Gehäuse montierte Kappe. Die Vorspannkraft ist insbesondere eine mechanische Vorspannkraft. Es sind grundsätzlich auch anders wirkende, beispielsweise magnetische, Vorspannkräfte möglich. Die Vorspannkraft weist eine Kraftkomponente auf, die entlang einer Längsachse des Gehäuses orientiert ist. Insbesondere ist die Vorspannkraft hauptsächlich und insbesondere ausschließlich entlang der Längsachse orientiert. Die Vorspannkraft ist dann hauptsächlich entlang der Längsachse orientiert, wenn ein Neigungswinkel der resultierenden Vorspannkraft gegenüber der Längsachse des Gehäuses mit einem Neigungswinkel orientiert ist, der höchstens 15°, insbesondere 10°, insbesondere höchstens 5° und insbesondere höchstens 2° beträgt. Infolge der vorgespannten Anordnung der Kappe am Gehäuse ist eine Relativbewegung zwischen der Kappe und dem Gehäuse, insbesondere auch bei höheren mechanischen Wechselbeanspruchungen von Zug- und Druckrichtung, entlang der Längsachse ausgeschlossen. Störende Klappergeräusche sind ausgeschlossen. Der Reibungsdämpfer weist einen entlang der Längsachse verlagerbaren Stößel und Reibbelag zum Erzeugen einer Reibungsdämpfungskraft bei einer Verlagerung des Stößels gegenüber dem Gehäuse auf. Die Kappe weist eine Durchgangsöffnung auf, durch die hindurch der Stößel verlagerbar ist. Insbesondere ist es möglich, die Vorspannkraft gezielt einzustellen. In Abhängigkeit des verwendeten Materials für das Vorspannelement, der geometrischen Ausgestaltung des Vorspannelements und/oder der Anzahl der Vorspannelemente kann die Vorspannkraft, insbesondere eine Gesamtvorspannkraft, die sich aus der Summe mehrerer Einzelvorspannkräfte ergibt, variiert und insbesondere gezielt eingestellt werden. Das Vorspannelement ist insbesondere an der Kappe angeordnet und insbesondere an der Kappe integriert. Das Vorspannelement kann auch am Gehäuse angeordnet und insbesondere im Gehäuse integriert ausgeführt sein. Es ist möglich, dass die Kappe und das Gehäuse jeweils mindestens ein Vorspannelement aufweisen.
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Eine Aufnahme gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine definierte Anbringung der Kappe am Gehäuse. Die Montage der Kappe am Gehäuse ist vereinfacht.
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Eine Ausführung der Kappe gemäß Anspruch 3 vereinfacht eine unmittelbar vorgespannte Anordnung der Kappe am Gehäuse. Dadurch, dass die Kappenlänge zumindest bereichsweise kleiner ist als die Aufnahme-Länge der Aufnahme, wird das mindestens eine Vorspannelement durch das Montieren der Kappe am Gehäuse mechanisch beaufschlagt, insbesondere mit einer Druckkraft, so dass das Vorspannelement sich insbesondere elastisch deformiert. Durch die Deformation wird die Vorspannkraft unmittelbar als elastische Federkraft eingeprägt.
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Eine Anordnung der Kappe am Gehäuse gemäß Anspruch 4 ermöglicht die unkomplizierte Zugänglichkeit eines Innenraums des Gehäuses. Es ist insbesondere möglich, die am Gehäuse verrastend angeordnet Kappe zu lösen. Dazu kann die Kappe mindestens ein Rastelement aufweisen, das mit einem Gegenrastelement des Gehäuses zusammenwirkt.
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Die Ausführung des mindestens einen Vorspannelement gemäß Anspruch 5 vereinfacht die unmittelbare Aufbringung der Vorspannkraft. Eine, insbesondere elastische, Deformierbarkeit des Vorspannelements beruht auf den Materialeigenschaften und/oder der Geometrie des Vorspannelements. Die Geometrie des Vorspannelements bewirkt eine Strukturflexibilität.
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Ein Vorspannelement gemäß Anspruch 6 weist eine besonders vorteilhafte Strukturflexibilität auf. Insbesondere ist ein Bogenelement vorgesehen, das in Umfangsrichtung bezogen auf die Längsachse einteilig durchgängig ausgeführt ist. Das Bogenelement kann auch unterbrochen ausgeführt sein. Das unterbrochene Bogenelement kann insbesondere zwei voneinander getrennte, durch eine Unterbrechung beabstandet angeordnete Bogenelement-Segmente aufweisen.
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Eine Deformationsausnehmung gemäß Anspruch 7 begünstigt die strukturbedingte Deformation des Vorspannelements.
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Die Anordnung des Vorspannelements gemäß Anspruch 8 ermöglicht eine unmittelbare Aufbringung der Vorspannkraft beim Einstecken der Kappe in das Gehäuse entlang der Längsachse. Das Vorspannelement ist insbesondere stirnseitig an einem im Wesentlichen zylindrischen Kappenboden, der in die Aufnahme des Gehäuses eingesteckt wird, angeordnet.
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Eine Ausführung des Vorspannelements gemäß Anspruch 9 gewährleistet ein fehlerunanfälliges Aufbringen der Vorspannkraft. Das Vorspannelement ist einstückig an der Kappe angeformt und insbesondere in die Kappe integriert als integraler Bestandteil. Die Anzahl der Bauteile ist reduziert. Die Montage des Reibungsdämpfers ist vereinfacht. Die Anzahl der miteinander zu verbindenden Komponenten ist reduziert. Der Herstellaufwand ist reduziert. Alternativ kann das Vorspannelement auch einstückig am Gehäuse angeformt sein.
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Mehrere Vorspannelemente gemäß Anspruch 10 ermöglichen eine gezielte Anpassung der Vorspannkraft. Insbesondere ermöglicht eine rotationssymmetrische Anordnung der Vorspannelemente bezogen auf die Längsachse in Umfangsrichtung eine effektive Gesamtvorspannkraft, deren Wirkungslinie parallel zur Längsachse orientiert ist.
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Eine Entlastungsausnehmung gemäß Anspruch 11 gewährleistet eine Strukturflexibilität der Kappe in radialer und/oder in tangentialer Richtung bezogen auf die Längsachse.
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Die innere Kappen-Anlageschulter gemäß Anspruch 12 ermöglicht eine axiale Begrenzung für den Reibbelag. Die Kappen-Anlageschulter ist ein integriertes Funktionselement. Die Kappe weist eine erhöhte Funktionsintegration auf. Zusätzliche Bauelemente zur axialen Fixierung des Reibbelags sind entbehrlich.
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Ein konischer Übergangsabschnitt der Kappen-Anlageschulter gemäß Anspruch 13 ermöglicht eine zusätzliche Geräuschreduzierung beim Betrieb des Reibungsdämpfers. Insbesondere für den Fall, dass der Reibbelag mit einer radialen Vorspannung zwischen dem Stößel und der Kappe angeordnet ist, sind die im Wesentlichen ringförmigen Stirnflächen des Reibbelags bezüglich einer Axialkraftbeaufschlagung weicher. Dadurch, dass die weichere Stirnfläche an dem konischen Übergangsabschnitt anliegt, weist der Reibungsdämpfer insgesamt eine weichere, softere Dämpfungscharakteristik auf. Der Reibungsdämpfer weist eine reduzierte Geräuschemission auf. Vibrationen im Reibungsdämpfer sind im Wesentlichen ausgeschlossen.
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Die Ausführung der Kappe gemäß Anspruch 14 ermöglicht verbesserte Dämpfungseigenschaften. Als besonders Vorteilhaft hat sich Kunststoffmaterial herausgestellt, das eine kostengünstige Herstellung der Kappe im Spritzgussverfahren, insbesondere in hohen Stückzahlen, ermöglicht. Besonders vorteilhaft sind beispielsweise Polypropylen (PP) oder Polyoxymethylen (POM).
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Die Ausführung des Reibungsdämpfers gemäß Anspruch 15 gewährleistet eine vorgespannte Anbringung des Reibungsbelags in einer Reibbelagsausnehmung, die in radialer Richtung zwischen dem Stößel und der Kappe und in axialer Richtung zwischen der Kappe und dem Gehäuse begrenzt ist. Insbesondere weist der Reibbelag im Ausgangszustand, also im nicht montierten Zustand, eine Reibbelagsdicke auf, die Größer ist als die Dicke der ringförmigen Reibbelagsausnehmung, also der radialen Erstreckung der ringförmigen Reibbelagsausnehmung. Dies hat zur Folge, dass beim Einlegen des Reibbelags dieser zumindest deformiert ggf. komprimiert wird. Das in der Dicke verdrängte Material des Reibbelags wird in der axialen Richtung ausgeglichen. Die Reibbelagslänge des Reibbelags im eingebauten Zustand ist größer als die Reibbelagslänge des Reibbelags im Ausgangszustand. Im eingebauten Zustand ist der Reibbelag in der Reibbelagsausnehmung mit axialem Übermaß angeordnet. Das axiale Übermaß erstreckt sich bis in den konischen Übergangsabschnitt der Kappen-Anlageschulter.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Reibungsdämpfers,
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2 einen Längsschnitt gemäß Schnittlinie II-II in 1,
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3 eine vergrößerte Perspektivdarstellung einer Kappe des Reibungsdämpfers gemäß 1,
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4 eine Seitenansicht der Kappe in 3,
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5 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Reibungsdämpfers ohne Stößel und ohne Reibbelag und
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6 eine weiter vergrößerte Detaildarstellung des Details VI in 5 mit eingesetztem Reibbelag.
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Ein in 1 bis 6 als Ganzes mit 1 bezeichneter Reibbungsdämpfer umfasst ein Gehäuse 2 mit einer Längsachse 3 und einen entlang der Längsachse 3 verlagerbaren Stößel 4.
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Das Gehäuse 2 weist an einem dem Stößel 4 abgewandten ersten Ende ein Gehäuse-Befestigungselement 5 in Form einer angeformten Zylinderhülse auf. Im Bereich des ersten Endes ist das Gehäuse 2 geschlossen.
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Das Gehäuse 2 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt. An einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende weist das Gehäuse 2 eine Aufnahme 6 auf, in die eine Kappe 7 eingesteckt ist. Die Aufnahme 6 weist eine entlang der Längsachse 3 orientierte Aufnahme-Länge LA auf. Die Aufnahme-Länge LA erstreckt sich insbesondere in axialer Richtung der Längsachse 3 von einer Gehäuse-Anlageschulter 16 bis zu einem offenen, stirnseitigen Ende 17 des Gehäuses 2. Die Kappe 7 ist am Gehäuse 2 verrastet. Dazu weist die Kappe 7 zwei radial vorstehende, als Rastnasen ausgebildete, Rastelemente 8 auf, die jeweils mit einem korrespondierenden Gegenrastelement 9 des Gehäuses 2 zusammenwirken. Die Gegenrastelemente 9 sind als Durchbrüche in der Zylinderseitenwand des Gehäuses 2 im Bereich der Aufnahme 6 ausgeführt. Dadurch, dass das Gegenrastelement 9 als Durchbruch ausgeführt ist, kann die verrastende Anordnung, die einer verriegelten Anordnung entspricht, durch Eindrücken der Rastelemente 8 von außen gelöst werden.
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Der Stößel 4 ist mit einem ersten gehäuseseitigen Ende 10 innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet. Der Stößel 4 ist durch eine Durchgangsöffnung 11 der Kappe 7 hindurch aus dem Gehäuse 2 verlagerbar geführt. Die Kappe 7 weist eine Führungsfunktion für den Stößel 4 auf.
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Der Stößel 4 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt und weist am gehäuseseitigen Ende 10 einen sich konisch verjüngenden Einführabschnitt zum vereinfachten Einführen des Stößels 4 in das Gehäuse 2 auf. An einem dem gehäuseseitigen Ende 10 gegenüberliegen Außenende 12 ist an das Zylinderrohr 13 des Stößels 4 ein Stößel-Befestigungselement 13 mit einer Zylinderhülse entsprechend dem Gehäuse-Befestigungselement 5 angeformt. In radialer Richtung bezogen auf die Längsachse 3 ist zwischen dem Stößel 4 und der Kappe 7 ein Reibbelag 15 vorgesehen, der bei einer Verlagerung des Stößels 4 entlang der Längsachse 3 relativ zum Gehäuse 2 eine Reibungsdämpfungskraft verursacht. Der Reibbelag 15 ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als ebener Reibstreifen ausgeführt.
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Der Reibbelag 15 ist in einer Reibbelagsausnehmung angeordnet, die in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse 3 nach innen durch den Stößel 4 und nach außen durch die Kappe 7 begrenzt ist. In axialer Richtung ist die Reibbelagsausnehmung durch die Gehäuse-Anlageschulter 16 gehäuseseitig und kappenseitig durch die Kappenschulter 26 begrenzt. Im undeformierten Zustand weist der Reibstreifen eine Reibstreifenbreite auf, die kleiner ist als eine Reibbelagsausnehmungslänge LAR.
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Nachfolgend wird anhand der 3 und 4 die Kappe 7 näher erläutert. Die Kappe 7 ist im Wesentlichen topfartig ausgeführt mit einer Verschlussplatte 18 und einem sich von der Verschlussplatte 18 senkrecht weg erstreckender Kappenbund 19. Der Kappenbund 19 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt und konzentrisch zu der im Wesentlichen ringförmigen Verschlussplatte 18 angeordnet. An der äußeren Zylindermantelwand des Kappenbundes 19 sind die Rastelemente 8 einstückig angeformt.
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Die Verschlussplatte 18 steht radial gegenüber dem Kappenbund 19 über. Eine Unterseite 21 der Verschlussplatte 18 dient als Anlagefläche an dem offenen Ende 17, insbesondere einer ringförmigen Stirnfläche des Gehäuses 2. In der Verschlussplatte 18 ist konzentrisch die kreisförmige Durchgangsöffnung 11 angeordnet, die von einem Werkzeugabschnitt 20 in Form einer Außen-Sechskant-Kontur eingefasst ist.
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Der Werkzeugabschnitt 20 dient zum Ansetzen eines Werkzeugs beim Montieren der Kappe 7 am Gehäuse 2, insbesondere um eine Drehposition der Kappe 7 am Gehäuse 2 festzulegen. Die Kappe 7 ist aus PP und/oder POM einstückig hergestellt.
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An der Kappe 7 sind an einem stirnseitigen Ende vier Vorspannelemente 22 angeordnet. Im Bereich der Vorspannelemente 22 weist die Kappe eine Kappenlänge LK auf, die größer ist als eine Bundlänge LB der Kappe 7 im Bereich des übrigen stirnseitigen Kappenbunds 19. Die Kappenlänge LK erstreckt sich von der Unterseite 21 der Verschlussplatte 18 bis zum stirnseitigen Ende des mindestens einen Vorspannelements 22 im Ausgangszustand. Die Bundlänge LB erstreckt sich von der Unterseite 21 bis zum stirnseitigen freien Ende des Kappenbunds 19. Wesentlich ist, dass die Kappenlänge LK im Ausgangszustand der Kappe 7, also wenn die Kappe nicht in das Gehäuse 2 eingesteckt ist, größer ist als die Aufnahme-Länge LA der Aufnahme 6. Insbesondere gilt: LK > LA, insbesondere LK ≥ 1,02·LA, insbesondere LK ≥ 1,05·LA, insbesondere LK ≥ 1,08·LA.
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Die Vorspannung liegt insbesondere zwischen 2% und 10%, insbesondere zwischen 4% und 8%, insbesondere zwischen 5% und 7% und insbesondere bei 6%.
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Die Kappe 7 weist eine innere Kappen-Anlageschulter 26 auf. Die Kappenschulter 26 ist ringförmig ausgeführt und senkrecht zur Längsachse 3 orientiert. Der Kappenschulter 26 schließt sich ein konischer Übergangsabschnitt 27 an, der in die Durchgangsöffnung 11 übergeht.
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Die Vorspannelemente 22 sind bezüglich der Längsachse 3 jeweils paarweise diametral gegenüberliegend entlang des äußeren Umfangs am Kappenbund 19 angeordnet. Es ist denkbar, mehr oder weniger als vier Vorspannelemente 22 vorzusehen.
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Jeweils zwei benachbart angeordnete Vorspannelemente 22 sind durch einen sich entlang der Längsachse 3 erstreckende Entlastungsausnehmung 23 im Wesentlichen voneinander getrennt. Die Entlastungsausnehmung 23 ist schlitzartig ausgeführt und erstreckt sich im Wesentlichen über etwa 90%, insbesondere mindestens 95% der Länge des Kappenbundes 19.
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Die Vorspannelemente 22 sind gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils identisch ausgeführt. Es ist auch denkbar, die Vorspannelemente 22 unterschiedlich auszuführen.
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Jedes Vorspannelement 22 weist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen in Richtung der Längsachse 3 vorstehenden Steg 24 auf, der beidseitig, also mit beiden Stegenden einteilig am Kappenbund 19 angeformt ist. Der Steg 24 ist als geschlossenes Bogenelement ausgeführt. Es ist denkbar, den Steg 24 als geteiltes und/oder offenes Bogenelement auszuführen, in dem der Steg 24 beispielsweise nur mit einem Ende einstückig am Kappenbund 19 angeformt ist und das jeweils andere Ende frei ist. Es ist auch denkbar, dass zwei Stegelemente jeweils ausgehend vom Kappenbund 19 aufeinander zugerichtet angeordnet sind.
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Entlang der Längsachse 3 ist zwischen dem Steg 24 und dem übrigen Kappenbund 19 eine Deformationsausnehmung 25 vorgesehen. Die Deformationsausnehmung 25 hat im Wesentlichen eine dem Steg 24 angepasste Kontur. Die Deformationsausnehmung 25 ist länglich entlang des äußeren Umfangs des Kappenbunds 19. Die Deformationsausnehmung 25 ist etwa hundeknochenförmig ausgeführt.
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Durch die Ausführung des Vorspannelements 22 mit dem Steg 24 und der dahinter angeordneten Deformationsausnehmung 25 weist das Vorspannelement eine Strukturflexibilität auf. Das bedeutet, dass im Wesentlichen unabhängig von dem Material, aus dem die Kappe 7 hergestellt ist, eine Deformation der Kappe im Bereich der Vorspannelemente 22 möglich ist.
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Nachfolgend wird die Montage des erfindungsgemäßen Reibungsdämpfers 1 näher erläutert. Auf das Gehäuse 2 wird die Kappe 7 mit dem eingelegten Reibbelag 15 aufgesetzt. Falls erforderlich, wird die Kappe 7 mit einem Werkzeug am Werkzeugabschnitt 20 um die Längsachse 3 gedreht, bis die Rastelemente 8 und die Gegenrastelemente 9 miteinander fluchten und ineinander einrasten können. Anschließend wird die Kappe 7 entlang der Längsachse 3 soweit verschoben, bis die Rastelemente 8 in den Gegenrastelementen 9 verrastet sind.
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Durch das Einschieben der Kappe 7 in das Gehäuse 2 werden die axial überstehenden Vorspannelemente 22 deformiert, indem der Steg 24 in die jeweils dahinter liegende Deformationsausnehmung 25 gedrückt wird. Die Deformation erfolgt, weil die Kappenlänge LK im Bereich der Vorspannelemente 22 größer ist als die Aufnahme-Länge LA. Die Kappenlänge LK wird in dem eingebauten Zustand der Kappe 7 im Wesentlichen auf die Aufnahme-Länge LA reduziert. Die Vorspannelemente 22 sind dann unter Spannung. Die Kappe 7 ist vorgespannt.
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Durch die Deformation der Vorspannelemente wird eine axial wirkende Vorspannkraft eingeprägt, die bewirkt, dass die Kappe 7 an dem Gehäuse 2 festsitzt. Insbesondere ist auch bei einer mechanischen Wechselbeanspruchungen ein Verschieben der Kappe 7 gegenüber dem Gehäuse 2 ausgeschlossen. Ein Anschlagen der Kappe 7 beispielsweise mit der Verschlussplatte 18 an dem offenen Ende 17 des Gehäuses 2 ist im Wesentlichen ausgeschlossen.
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Durch die Durchgangsöffnung 11 der Kappe 7 wird der Stößel 4 in den Dämpfer 1 eingeschoben. Damit ist die Montage des Dämpfers 1 abgeschlossen.
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Dadurch, dass die Reibbelagsausnehmung eine radiale Breite aufweist, die kleiner ist als die Dicke des Reibstreifens, wird der Reibstreifen sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung ausgedehnt. Die Ausdehnung bewirkt, dass der Reibstreifen im Wesentlichen ortsfest in der Kappe 7 angeordnet ist.
