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Die
Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer, im einzelnen mit den
Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei
einem Torsionsschwingungsdämpfer handelt
es sich in der Regel um eine elastische Kupplung, die zwischen zwei
Bauelementen eines Antriebsstranges angeordnet wird, beispielsweise
einer Verbrennungskraftmaschine und einem Getriebe. Sie dient neben
der Drehmomentenübertragung
zwischen den zwei Bauelementen im Antriebsstrang dazu, die Torsionsschwingungen
nicht auf den übrigen Antriebsstrang
zu übertragen.
Die Grundfunktion entspricht dabei einer drehelastischen Kupplung.
Zur Realisierung dieser einzelnen Funktionen weist der Torsionsschwingungsdämpfer eine
Federkopplung und eine Dämpfungskopplung
auf. Beide Funktionen können
von denselben Bauelementen ausgeführt werden, es ist jedoch auch
eine Funktionstrennung denkbar.
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Im
Grundaufbau weist der Torsionsschwingungsdämpfer zwei Schwungmassen auf,
eine erste Schwungmasse und eine zweite Schwungmasse, welche auch
als Primärteil
und Sekundärteil
bezeichnet werden und ein erstes und ein zweites Kupplungselement
bilden, die in Umfangsrichtung relativ zueinander verdrehbar ausgeführt sind.
Die eine der beiden Schwungmassen, insbesondere das Primärteil ist
dabei drehfest mit der Antriebsseite im Traktionsbetrieb betrachtet,
beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, verbindbar, während die
andere in Leistungsflußrichtung
im Traktionsbetrieb betrachtet von der Antriebsmaschine zum Abtrieb
abtriebsseitig angeordnete zweite Schwungmasse, insbesondere das
Sekundärteil
beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle verbindbar ist. Primärteil und Sekundärteil sind
derart in Umfangsrichtung relativ zueinander begrenzt verdrehbar,
daß diese
Verdrehung entgegen der Kraft von Federeinrichtungen erfolgt, welche über den
Umfang des Torsionsschwingungsdämpfers
verteilt angeordnet sind. Die Federeinrichtungen befinden sich dazu
beispielsweise innerhalb von Dämpfungskammern,
welche mit einem Dämpfungsmedium,
beispielsweise Fett, befüllt
sind.
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Eine
derartige Kupplungseinrichtung ist beispielsweise aus der DE-PS
29 37 237 bekannt. Diese weist zwei als Schwungmassen fungierende
Kupplungshälften
auf, einerseits ein zweiteiliges Kupplungsgehäuse und desweiteren eine Mittelscheibe, an
die eine Nabe angeformt ist. In der Mittelscheibe sind Durchgangsöffnungen
angeordnet, denen in Einbaulage an der Innenseite des Gehäuses entsprechende
Ausnehmungen zugeordnet sind, in denen Federeinrichtungen, unterstützt durch
sogenannte Federteller, angeordnet sind. Der Außenumfang der Mittelscheibe
bildet dann zusammen mit dem Gehäuse
Verdrängungskammern,
die mit einem Dämpfungsmedium,
beispielsweise Fett, befüllt
sein können.
Diese dienen zusammen mit einer in das Kupplungsgehäuse eingefüllten Flüssigkeit
der Dämpfung
von Torsionsschwingungen. Der Innenraum des Kupplungsgehäuses ist
nach außen
hin abgedichtet. Dazu ist zu beiden Seiten der Mittelscheibe je
eine Dichtungsanordnung vorgesehen. Die einzelne Dichtungsanordnung
umfaßt
zwei sogenannte O-Ringe – einen
ersten O-Ring und einen zweiten O-Ring. In die Mittelscheibe bzw.
ein mit der Mittelscheibe form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig verbundenes
Nabenbauteil bzw. Flanschbauteil ist auf möglichst geringem Radius der
erste als O-Ring ausgebildete Dichtungsring mit einem Ringdurchmesser
bestimmter Größe in eine
Ringnut eingesetzt. Ein weiterer zweiter O-Ring, dessen Ringdurchmesser
größer ist
als der des ersten O-Ringes, ist
an der Innenseite des Kupplungsgehäuses in eine weitere zweite
Ringnut eingesetzt. Zwischen die beiden O-Ringe ist ein Zwischenring
eingespannt, welcher als eine vorzugsweise dünnwandige Scheibe ausgebildet
ist. Diese Scheibe ist in radialer Richtung innerhalb gewisser Grenzen
frei beweglich, so daß diese
im wesentlichen nur an den O-Ringen anliegt. Unter den Anlagekräften werden
dann einerseits die O-Ringe in der üblichen Weise im Querschnitt
betrachtet abgeplattet, andererseits wird aber auch der Zwischenring
etwas verformt, beispielsweise indem dieser anstelle seiner ursprünglich flachen
Gestalt die Form einer Tellerfeder annimmt. Der Zwischenring kann
jedoch auch schon im spannungslosen Zustand die Form einer Tellerfeder
aufweisen. Die Verwendung von O-Ringen ist nicht zwingend. Die Dichtungsringe
können
auch als sogenannte Quadringe oder Lippendichtringe ausgeführt sein.
Der Zwischenring, welcher entsprechend dieser Ausführung nur
mit den beiden Dichtungsringen in Berührung steht und damit zwischen
diesen eine schwimmende Lage einnimmt, bewirkt, daß beide
Dichtungsringe relativ zum Zwischenring als dynamische Dichtungen wirken.
Aufgrund der frei beweglichen Anordnung des Zwischenringes, wird
eine etwaige Abnützung der
Dichtringe auf beide Dichtungen weitgehend gleichmäßig verteilt.
Es stellt sich zwischen dem Zwischenring und jedem der benachbarten
Bauteile eine Relativgeschwindigkeit ein, die etwa der halben Relativgeschwindigkeit
zwischen den beiden benachbarten Bauteilen, d. h. den Kupplungselementen,
beträgt.
Aufgrund der schwimmenden Anordnung des Zwischenringes, der sich
unter den am inneren und äußeren Bereich
anliegenden Dichtungsringen elastisch verformen kann, wirken beide
Dichtungen als dynamische Dichtungen. Diese Ausführung ermöglicht desweiteren, daß die beiden
Bauteile verhältnismäßig weit
relativ zueinander aus ihrer Normallage versetzt oder verschoben
werden können,
denn der Verschiebeweg verteilt sich ebenfalls auf beide Dichtungsringe.
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Derartige
Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtungen
sind desweiteren derart gestaltet, daß die kritische Drehzahl des
gesamten Massensystems genügend
weit unterhalb des Betriebsbereiches liegt. Dabei sollen beim Durchfahren
der kritischen Drehzahl keine großen Amplituden und keine großen Torsionsmomente
in den einzelnen Elementen entstehen.
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Von
einer Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung
wird in erster Linie erwartet, daß diese ihre eigentliche Funktion
erfüllt,
nämlich
Schwingungen wirksam zu dämpfen.
Eine wesentliche Voraussetzung dafür ist die Gewährleistung
der Dichtheit des gesamten Torsionsschwingungsdämpfers. Der Innenraum, der
die eigentliche Dämpfungseinrichtung
mit dem Dämpfungsmedium
enthält,
soll dabei in jedem Zustand gegenüber der äußeren Umgebung derart dicht
sein, daß kein
Dämpfungsmedium
austreten kann, was bestimmte Anforderungen an die Dichtungen bedingt.
Diese werden bereits vom Hersteller überprüft. In der Praxis werden derartige Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtungen
daher vor Auslieferung an den Kunden einem Probelauf unterzogen,
um die Dichtheit zu überprüfen. Dabei
hat sich jedoch gezeigt, daß trotz
eines einwandfreien Prüfergebnisses
nach Auslieferung an den Kunden sowie Montage oder Demontage, beispielsweise
an einem Schwungrad, dennoch Undichtheiten auftreten können.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Torsionsschwingungsdämpfer der
eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß dieser
auch nach der Montage an seinem Einsatzort, d. h. beispielsweise
an einem Getriebe, sowie während
des Betriebes absolut dicht ist und ferner das Widerstandsmoment
der Dichtscheibe auf einfache Art und Weise veränderbar isr, dass auch größere Axialspiele
zulässig
sind.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ist
durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Die
Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, daß zwischen den Bauteilen, insbesondere
den beiden Schwungmassen bzw. dem Primär- und dem Sekundärteil und
dem Gehäuse,
ein gewisses Axialspiel verbleibt. Die Bauteile selbst können zahlreich
sein. So umfaßt
beispielsweise ein sogenanntes Zwei-Massen-Schwungrad zwei Schwungmassen, die
ihrerseits aus mehreren axial nebeneinander angeordneten Einzelscheiben
aufgebaut sein können, ferner
Gehäuseteile,
die die Gesamtheit aller Scheiben umhüllen. Bei der Montage des Torsionsschwingungsdämpfers selbst
lassen sich dessen Einzelteile derart montieren, daß das Einzelspiel
zwischen zwei einander benachbarten Teilen, insbesondere den davon
gebildeten Primärteil
und Sekundärteil
in akzeptablen Grenzen verbleibt, so daß es bei der Erprobung im Herstellerwerk
nicht zu Undichtheiten kommt. Wird jedoch der Torsionsschwingungsdämpfer mit
anderen Aggregaten zusammengebaut, so werden hierbei auf diesen
zwangsläufig
Stöße und Schläge ausgeübt. Diese
führen
zu Verlagerungen und Verkantungen von Einzelteilen des Torsionsschwingungsdämpfers.
Dies kann zur Aufhebung des Spiels zwischen einzelnen Elementen
des Torsionsschwingungsdämpfers
führen,
jedoch an anderen Stellen ein größeres Gesamtspiel
bedingen.
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Der
Torsionsschwingungsdämpfer
weist zwei Schwungmassen auf – erste
Schwungmasse und zweite Schwungmasse, welche auch als Primärteil und
Sekundärteil
bezeichnet werden, wobei eine mit der Antriebsseite und eine mit
der Abtriebsseite gekoppelt ist –, und die in Umfangsrichtung
relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind und deren eine mit einer
Nabe drehfest verbunden ist. Die beiden ein Primärteil und ein Sekundärteil bildenden
Schwungmassen des Torsionsschwingungsdämpfers fungieren dabei jeweils
als erstes und zweites Kupplungselement einer elastischen Kupplung.
Die Funktionszuordnung Primärteil
und Sekundärteil
zu den einzelnen Kupplungselementen, d. h. zum ersten oder zweiten
Kupplungselement, erfolgt entsprechend der Leistungsflußrichtung
im Traktionsbetrieb. Dies bedeutet, daß sowohl das erste als auch
das zweite Kupplungselement als Primärteil oder Sekundärteil fungieren
können.
Die Drehmomentenübertragung wird
dabei mittels einer Kopplung, vorzugsweise Mitteln zur Federkopplung
realisiert. Des weiteren ist eine Dämpfungskopplung vorgesehen,
die zum Abbau der Torsionsschwingungen und damit zur Vermeidung
der Übertragung
von Torsionsschwingungen auf die Abtriebsseite bzw. Antriebsseite
je nach Kraftflußrichtung
im gesamten Antriebssystem dient. Die Kupplungselemente sind von
einem Gehäuse umgeben,
welches vorzugsweise Bestandteil eines der Kupplungselemente, des
ersten oder zweiten Kupplungselementes, ist. Zur Abdichtung des
Innenraumes des Gehäuses
des Torsionsschwingungsdämpfers
gegenüber
der Umgebung ist wenigstens eine Dichteinrichtung vorgesehen, welche
zwischen der mit dem einen Kupplungselement gekoppelten Nabe und
dem mit dem anderen Kupplungselement gekoppelten Gehäuse angeordnet
ist. Die Dichteinrichtung befindet sich in einem Zwischenraum, der sich
zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen der
beiden gleichachsigen und gegeneinander verdrehbaren Bauteile, d.h.
Kupplungselemente, befindet. Im Zwischenraum zwischen den einander
gegenüberliegenden
Stirnflächen
der zwei gleichachsigen, gegeneinander verdrehbaren Bauteile, d.h.
Primärteil
und Sekundärteil,
ist wenigstens ein sich in radialer Richtung erstreckender Zwischenring,
welcher auch als Dichtscheibe bezeichnet wird, und der mit einem
der beiden Bauteile, Primärteil
und Sekundärteil,
einen Spalt bildet, angeordnet. Die Spalte werden über Dichtungselemente,
die sich einserseits am Zwischenring und andererseits an der dem
Zwischenring zugewandten Seitenfläche eines der Kupplungselemente
abstützen
abgedichtet.
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Erfindungsgemäß ist desweiteren
vorgesehen, den Zwischenring bzw. die Dichtscheiben derart zu dimensionieren,
daß ein
großer
Verformungs- bzw. Einfederungsweg von bis zu einschießlich vier Millimetern
zurückgelegt
werden kann. Dies wird durch die gezielte Einstellung des Widerstandsmomentes
des Zwischenringes bzw. der Dichtscheibe erzielt.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es,
eine vorteilhafte Abdichtung zu erzielen und zugleich eine weitgehende
Beweglichkeit der einzelnen Elemente des Torsionsschwingungsdämpfers zueinander
in axialer Richtung zu gestatten. Die beim Zusammenbau des Torsionsschwingungsdämpfers mit anderen
Aggregaten entstehenden Verlagerungen und Verkantungen von Einzelteilen
des Torsionsschwingungsdämpfers
führen
dann nicht mehr zwangsläufig
zu einem großen
Gesamtspiel, welches als Ursache für Leckagen angesehen werden
kann. Die erfindungsgemäß gestaltete
Baueinheit Torsionsschwingungsdämpfer
ist somit unempfindlicher gegenüber
den beim Einbau entstehenden Belastungen als konventionelle Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtungen.
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Vorzugsweise
erfolgt die Ausführung
der Dichtung und damit der Anordnung der einzelnen Dichtungsringe
derart, daß eine
rein dynamische Dichtung erzielt wird. Der Zwischenring steht dazu nur
mit den beiden Dichtungsringen in Berührung und nimmt zwischen diesen
eine schwimmende Lage ein, so daß beide Dichtungsringe relativ
zum Zwischenring als dynamische Dichtungen wirken. Diese frei bewegbare
Anordnung des Zwischenringes hat zur Folge, daß sich eine etwaige Abnützung der
Dichtringe auf beide Dichtringe weitgehend gleichmäßig verteilt.
Es stellt sich dabei zwischen dem Zwischenring und jedem der Bauteile
eine Relativgeschwindigkeit ein, die etwa der halben Relativgeschwindigkeit
zwischen den beiden Bauteilen beträgt. Aufgrund der schwimmenden
Anordnung des Zwischenringes, der sich unter der am inneren und äußeren Bereich
anliegenden Dichtungsringe elastisch verformen kann, wirken diese
beiden Dichtungen als dynamische Dichtungen. Der Zwischenring kann
beispielsweise auch als Tellerfeder ausgeführt sein.
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Entsprechend
der Ausgestaltung mit einem oder mehreren Zwischenringen bestehen
für die
Anordnung der Dichtungselemente, insbesondere Dichtringe eine Vielzahl
von Möglichkeiten.
Diese sind jedoch desweiteren abhängig von der Ausgestaltung des
Zwischenringes. Dieser kann beisielsweise
- a)
einteilig und im wesentlichen scheibenförmig oder
- b) einteilig und einen V-oder U-förmigen Querschnitt aufweisend
ausgeführt sein.
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Im
erst genannten Fall wird der eine Teilspalt mittels eines im radial äußeren Bereich
und der andere Teilspalt mittels eines im radial inneren Bereich des
Zwischenringes bzw. der Dichtscheibe angeordneten, vom jeweiligen
benachbarten Bauteil geführten
Dichtungsringes abgedichtet. Der Zwischenring ist in axialer Richtung
betrachtet zwischen den Dichtungsringen angeordnet. Im zweiten Fall
erfolgt die Anordnung der Dichtringe vorzugsweise auf einer Höhe, d.h.
einem Durchmesser in radialer Richtung betrachtet. Beide stützen sich
dann im Bereich der im Profil gebildeten Schenkel des Zwischenringes
und den jeweils diesen zugewandten Seitenflächen der beiden Kupplungselemente
ab.
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Bei
Vorsehen mehrerer Zwischenringe, insbesondere Dichtscheiben, vorzugsweise
zweier Dichtscheiben, sind diese vorzugsweise mit gleichen geometrischen
Abmessungen ausgebildet. Andere Ausführungen sind ebenfalls denkbar.
In diesem Fall ist ein Dichtelement, insbesondere Dichtungsring zwischen
den Zwischenringen angeordnet, während jeweils
wenigstens ein weiteres zwischen den zueinander weisenden Seitenflächen eines
Zwischenringes und dem Kupplungselement angeordnet ist. Die Dichtungsringe
stützen
sich dabei direkt auf den Zwischenringen und an den Kupplungselementen
ab. Dabei ist es unerheblich, ob die Dichtungselemente im radial äußeren Bereich
der Zwischenringe oder im radial inneren Bereich angeordnet sind.
Beide Möglichkeiten
sind denkbar, wobei jedoch die Abstützung eines Zwischenringes
immer durch zwei zueinander in radialer Richtung versetzt angeordnete
Dichtungsringe realisiert wird. Dabei kann das zwischen Zwischenring
und Kupplungelement angeordnete Dichtelement in Einbaulage betrachtet
im radial äußeren oder
radial inneren Bereich des Zwischenringes angeordnet werden und
dementsprechend das zweite Dichtelement zwischen den Zwischenringen
im radial inneren Bereich oder im radial äußeren Bereich des Zwischenringes.
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Vorzugsweise
ist bei Anordnung in einem Torsionsschwingungsdämpfer beiden Zwischenräumen, die
zwischen den einander gegenüberliegenden
Stirnflächen
der beiden gleichachsigen gegeneinander verdrehbaren Bauteile – der Schwungmassen
bzw. den mit diesen gekoppelten Gehäuse- und/oder Nabenteilen – gebildet
werden, eine derartige Dichtungsanordnung zugeordnet. Jede Dichtungsanordnung
weist bei Vorsehen eines Zwischenringes vorzugsweise zwei Dichtringe
und bei Vorsehen zweier Zwischenringe vorzugsweise drei Dichtringe
auf, welche beispielsweise als O-Ringe, Quad-Ringe
oder Lippendichtringe ausgeführt
sind.
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Eine
gezielte Einstellung des Widerstandsmomentes der Dichtscheibe kann
durch Änderung der
folgenden Parameter erzielt werden:
- 1.) Durchmesser
des oder der äußeren Dichtringe
- 2.) Durchmesser des oder der inneren Dichtringe
- 3.) äußerer Durchmesser
der Dichtscheibe oder Dichtscheiben
- 4.) innerer Durchmesser der Dichtscheibe oder Dichtscheiben
- 5.) Breite der einzelnen Dichtscheibe
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Dabei
besteht die Möglichkeit,
entsprechend des Einsatzerfordernisses nur einen der Parameter gezielt
zur Einstellung des Widerstandsmomentes zu ändern oder aber eine Mehrzahl
von diesen. Mit dieser Maßnahme
wird unter anderem der Hebelarm des Krafteingriffs in den Bauteilen
der Dichtung beeinflußt.
Durch die gezielte Dichtscheibendimensionierung wird es möglich, daß von den
einzelnen Elementen des Torsionsschwingungsdämpfers ein wesentlicher größerer Verformungs-
bzw. Einfederungsweg zurückgelegt
werden kann, welcher einem bestimmten Axialspiel entspricht.
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Die
Torsionsschwingungsdämpfer
können hinsichtlich
ihrer konstruktiven Ausführung
der einzelnen Schwungmassen sowie der Federkopplung und Dämpfungskopplung
zwischen den beiden Schwungmassen ebenfalls vielgestaltig ausgeführt werden.
Dabei besteht die Möglichkeit,
die Funktionen der Federkopplung und der Dämpfungskopplung von ein und
demselben konstruktiven Bauelement oder aber nach Art einer Funktionstrennung
von unterschiedlichen Konstruktionselementen durchführen zu
lassen. Dabei kann die Drehmomentenübertragung und damit die Federkopplung
entweder direkt über
Federeinrichtungen, welche zwischen den einzelnen Schwungmassen
angeordnet sind und diese miteinander kraftschlüssig koppeln, realisiert werden. Denkbar
sind jedoch auch Ausführungen,
bei welchen die Übertragung über andere
Medien, beispielsweise eine Flüssigkeit,
erfolgt. Bei diesen wird immer ein Zustand erreicht, welcher eine
Drehmomentenübertragung
und damit Kopplung zwischen den beiden Kupplungselementen ermöglicht.
Die Dämpfungseinrichtung
selbst kann eine Dämpfungskammer
umfassen, die mit einem Dämpfungsmedium,
beispielsweise Fett, gefüllt
ist.
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Eine
weitere Anwendungsmöglichkeit
der erfindungsgemäßen Lösung besteht
in der Ausführung eines
Zwei-Massen-Schwungrades mit entsprechender Dichtungseinrichtung
und Zuordnung der beiden relativ gegeneinander verschiebbaren Schwungmassen
in der erfindungsgemäßen Art
und Weise.
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Die
Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen
folgendes dargestellt:
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1a zeigt
eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kupplung
in einem achssenkrechten Teilschnitt.
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1b zeigt
einen Ausschnitt aus einem achsparellelen Schnitt durch die Kupplung
gemäß 1a entlang
der Linie II-II in um 180° gedrehter Darstellung.
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1c zeigt
einen Ausschnitt aus einem achsparallelen Schnitt durch die Kupplung
gemäß 1a entlang
der Linie III-III.
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1d zeigt
in einem achsparallelen Schnitt den Gegenstand der 1a–1c.
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2 zeigt
einen Ausschnitt des Gegenstandes von 1d im
Bereich der Nabe in starker Vergrößerung.
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3 verdeutlicht
anhand eines Diagrammes die Weg-Kraft-Kennlinien für unterschiedliche Ausführungen
der Dichtscheibendimensionierung;
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4a und 4b verdeutlichen
Ausführungen
mit mehreren Zwischenringen.
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5 verdeutlicht
eine mögliche
Ausführung bei
einem Zwei-Massen-Schwungrad.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird
eine Kupplung dargestellt, bei der gegenüber üblichen Torsionsschwingungsdämpfern ein
schwimmender Dämpfungsring
vorgesehen ist, der im Innenraum zwischen den beiden Seitenscheiben
zusätzlich
eingefügt
ist und der gegenüber
den beiden Kupplungshälften
jeweils begrenzt verdrehbar ist. Hierauf soll noch im einzelnen
eingegangen werden.
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Im
einzelnen erkennt man aus den 1a–1d die
folgenden Bauteile:
Der Torsionsschwingungsdämpfer 10 umfaßt eine erste
Schwungmasse als erstes Kupplungselement und eine zweite Schwungmasse
als zweites Kupplungselement. Das erste Kupplungselement fungiert hier
als Primärteil 1 einer
Kupplung. Das Primärteil 1 umfaßt zwei
Seitenscheiben 1.1 und 1.2, ferner zwei Gehäuseteile 1.3 und 1.4,
die die genannten Seitenscheiben umschließen. Das Primärteil ist
in der Regel mit einer, hier im einzelnen nicht dargestellten Antriebsmaschine
wenigstens mittelbar gekoppelt. Das zweite Kupplungselement fungiert
als sogenanntes Sekundärteil 20.
Dieses umfaßt
wenigstens eine Mittelscheibe 2, welche im dargestellten
Fall aus zwei Einzelscheiben 2.1, 2.2 zu einer
Baueinheit zusammengefügt
ist. Die Mittelscheibe 2 weist an ihrem Außenumfang
eine Mehrzahl von Nocken 2.3 auf. Die Mittelscheibe 2 ist
mit einer Nabe 2.5 verbunden, vorzugsweise drehfest. Beide – Mittelscheibe 2 und Nabe 2.5 – werden
von dem Primärteil 1 eingeschlossen.
Die Drehmomentenübertragung
zwischen den einzelnen Bauelementen – Primärteil 1 und Sekundärteil 20 – und damit
der beiden Kupplungshälften erfolgt
wie bekannt über
tangential angeordnete Spiraldruckfedern 4, die entsprechenden
Ausschnitten 4.2 in der Mittelscheibe 2 bzw. entsprechenden
Ausschnitten 4.11 und 4.12 in den Seitenscheiben 1.1 und 1.2 zugeordnet
und in diese eingelegt sind. Die beiden Seitenscheiben 1.1 und 1.2 bilden
mit dem Gehäuse 1.3 bzw. 1.4 einen
flüssigkeitsdichten
Innenraum 12. Zwischen dem äußeren Umfang 11 der Mittelscheibe 2 und
dem radial äußeren Umfang
des Innenraumes 12 befindet sich ein schwimmender Dämpfungsring 5.
Dieser ist innerhalb des Primärteiles 1,
d.h. in den Seitenscheiben 1.1 und 1.2 drehbeweglich
gelagert und sowohl gegenüber
dem Primärteil 1 als
auch dem Sekundärteil 2,
nämlich
der Mittelscheibe, jeweils begrenzt verdrehbar geführt. Mit
keiner der beiden Kupplungshälften – Primärteil 1 und Sekundärteil 2 – steht
er jedoch in formschlüssiger Verbindung.
Der schwimmende Dämpfungsring 5 bildet
dagegen sowohl mit dem Primärteil 1 eine
radial außen
liegende erste Verdrängungskammer 5.7 und mit
dem Sekundärteil,
nämlich
der Mittelscheibe 2, eine zweite Verdrängungskammer 5.8.
Dazu weist der schwimmende Dämpfungsring 5 am äußeren Umfang
mehrere Vorsprünge 5.9 auf,
die die ersten Verdrängungskammern 5.7 begrenzen.
Zur Bildung der zweiten Verdrängungskammer 5.8 bilden
die Vorsprünge 5.9 des
schwimmenden Dämpfungsringes 5 Ausbuchtungen 5.4,
welche die Nocken 2.3 der Mittelscheibe 2 aufnehmen
bzw. in welche die Nocken 2.3 eintauchen. Die Verdrängungskammern 5.7 und 5.8 sind
unterschiedlich groß ausgebildet.
Die erste Verdrängungskammer 5.7 erstreckt
sich über
einen großen
Verdrehwinkel zwischen den Vorsprüngen 5.9 und einem
Zentrier- und Distanzelement 3, bei dessen Überwindung
der schwimmende Dämpfungsring 5 das
im Innenraum 5.7 befindliche Dämpfungsmedium durch einen Spalt
zwischen dem Distanz- und Zentrierelement 3 und dem schwimmenden Dämpfungsring 5 verdrängen muß. Die Verdrängung von
Dämpfungsmedium
in der zweiten Verdrängungskammer 5.8 erfolgt beispielsweise
durch Spalte zwischen dem schwimmenden Dämpfungsring 5 und
Ausnehmungen der Mittelscheibe 2.
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Die
Vorsprünge 5.9 des
schwimmenden Dämpfungsringes 5 weisen
entsprechende Anschlagflächen 5.1 und 5.2 auf.
Diese Anschlagflächen
begrenzen die erste Verdrängungskammer 5.7 in
Umfangsrichtung. Dabei ist die erste Verdrängungskammer 5.7 in
zwei Teilverdrängungskammern 6.1 und 6.2 unterteilbar.
Die Unterteilung erfolgt im wesentlichen durch Zwischenordnung einer
sogenannten Distanz- und Zentrierbuchse 3. Diese ist in achsparalleler
Richtung im Umfangsbereich durch die gesamte Einheit hindurchgeführt und
mittels einer Schraube 3.1 fixiert. Diese Einheit bildet
einen Bolzen. Es versteht sich, daß über den Umfang der gesamten
Kupplung hinweg eine Mehrzahl solcher Distanz- und Zentrierbuchsen
sowie zugehörende Schrauben
vorgesehen sein können.
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Die
Distanz- und Zentrierbuchse trägt
hier noch einen Nocken 1.5, der Bestandteil des Primärteiles 1 und
damit der ersten Kupplungshälfte
ist. Der Nocken 1.5 umfaßt einen feststehenden Teil 1.5.1 sowie
einen in Umfangsrichtung beweglichen Teil 1.5.2. Zwischen
den beiden Nockenteilen 1.5.1 und 1.5.2 befindet
sich eine Zusatzfeder 1.5.3. Diese hat das Bestreben, die
beiden Nockenteile auseinanderzudrücken und bringt eine zusätzliche
Kraft im Endbereich der gegenseitigen Verdrehung der beiden Kupplungshälften – Primärteil 1 und
Sekundärteil 2 – auf.
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Die
Distanz- und Zentrierbuchse 3 bildet zusammen mit den Nockenteilen 1.5.1 und 1.5.2 zwei Anschlagflächen, eine
erste Anschlagfläche 1.6 und eine
zweite Anschlagfläche 1.7,
welche der Begrenzung der Teilkammern 6.1 und 6.2 dienen.
Beim Betrieb der Kupplung findet in bekannter Weise eine begrenzte
relative Verdrehung der beiden Kupplungshälften – Primärteil 1 und Sekundärteil 20 – statt.
Dies hat zur Folge, daß die
Teilkammern 6.1 und 6.2 zyklisch vergrößert und
verkleinert werden. Nimmt dabei das Volumen von Teilkammer 6.1 ab,
so nimmt dasjenige von Teilkammer 6.2 im selben Maße zu, jedoch
nur solange die Zusatzfeder 1.5.3 nicht arbeitet. Die beteiligten
Anschlagflächen 1.6 und 5.1 einerseits
und 1.7 und 5.2 andererseits nähern sich hierbei einander
an bzw. entfernen sich voneinander. Bei dieser Relativbewegung ist
eine Kraft zu überwinden.
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Es
kann beispielsweise vorgesehen werden, daß der Verdrehwinkel des schwimmenden
Dämpfungsringes 5 innerhalb
der ersten Verdrängungskammern 5.7 viel
größer ist
als in den zweiten Verdrängungskammern 5.8.
Gleichzeitig sind die Spalte innerhalb der ersten Verdrängungskammern 5.7 deutlich
enger gehalten als die Spalte in den zweiten Verdrängungskammern 5.8.
Auf diese Weise können den
beiden Verdrängungskammern
unterschiedliche Dämpfungseigenschaften
zugewiesen werden. Dabei können
die zweiten Verdrängungskammern 5.8 die
Dämpfung
von Schwingungen kleiner Amplituden übernehmen und dabei aufgrund
der großen
Radial- und Axialspalte eine nur schwache Dämpfung entwickeln. Dabei aber
ist der schwimmende Dämpfungsring 5 aufgrund
der engen Spalte in den ersten Verdrängungskammern 5.7 schwingungsmäßig der
ersten Kupplungshälfte,
dem Primärteil 1 zugeordnet, weil
die ersten Verdrängungskammern 5.7 gegenüber dem
schwimmenden Dämpfungsring 5 einen
vergleichsweise hohen Verdrehwiderstand entgegensetzen. Bei Schwingungen
mit kleinen Amplituden und insbesondere höhere Frequenz sind somit in
erster Linie die zweiten Verdrängungskammern 5.8 wirksam.
Bei Schwingungen mit größeren Amplituden, insbesondere
beim Durchfahren kritischer Drehzahlen, wird der Verdrehwinkel innerhalb
der zweiten Verdrängungskammer 5.8 sofort überwunden,
so daß die
die Anschlagflächen 5.1 und 5.2 bildenden Elemente
an den Nocken 2.3 der Mittelscheibe zum Anliegen kommen
und somit eine Mitnahme des schwimmenden Dämpfungsringes 5 mit
der Mittelscheibe 2 eintritt. Auf diese Weise entsteht
die Verdrängung
von Dämpfungsmedium
durch die Spalte in den ersten Verdrängungskammern 5.7 und
damit eine starke Dämpfung
für Schwingungen
mit großen Amplituden.
Durch die wechselweise Zuordnung des schwimmenden Dämpfungsringes
zu einer der beiden Kupplungshälften,
je nach dem ob es sich um Schwingungen kleiner oder großer Amplitude
handelt, ist eine auf die jeweilige Schwingungsform zugeschnittene
Dämpfung
erzielbar.
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Der 1d als
Gesamtansicht eines Axialschnittes einer Drei-Scheibenausführung ist entnehmbar, daß das Sekundärteil 2 mit
einer Nabe 2.5 drehfest verbunden ist. Die grundlegende
Funktionsweise entspricht den in den 1a bis 1c beschriebenen
Ausführungen
eines Torsionsschwingungsdämpfers.
Für gleiche
Elemente werden daher die gleichen Bezugszeichen verwendet. Allen
gemeinsam ist jedoch die Kopplung des Sekundärteiles 20 mit der
Nabe 2.5. Diese Kopplung kann mittels entsprechender Hilfsmittel
realisiert werden oder der einstückigen
Ausführung
von Sekundärteil 20 und Nabe 2.5.
Die Nabe 2.5 weist ein Nabenteil 2.6 auf, das
mit der Nabe 2.5 einteilig ausgeführt ist und welches im wesentlichen
scheibenförmig
ausgeführt
ist. Das Nabenteil 2.6 ist von den radial inneren Bereichen
der beiden Gehäuseteile 1.3 und 1.4 eingehüllt. Nabenteil 2.6 ist
in radialer Richtung in Einbaulage betrachtet mit unterschiedlichen
Abmessungen in axialer Richtung ausgeführt. Dabei sind wenigstens zwei
Wülste 2.6.1 und 2.6.2 vorgesehen.
Diese werden, wie in 2 dargestellt, durch Vorsprünge 20.1, 20.2 und 21.1 und 21.2 erzielt,
welche vorzugsweise vollständig
in Umfangsrichtung verlaufen und in radialer Richtung betrachtet
in Einbaulage auf unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind.
In Einbaulage sind die zum Primärteil 1 gehörenden Gehäuseteile 1.3 und 1.4 dem
Nabenteil 2.6 derart zugeordnet, daß diese mit den genannten Wülsten 2.6.2 und 2.6.1,
d.h. den Vorsprüngen,
ein Spiel aufweisen. In dem Zwischenraum, der sich jeweils zwischen
den einander gegenüberliegenden
Stirnflächen
von Nabenteil 2.6 und der Gehäuseteile 1.3 bzw. 1.4 befindet,
ist jeweils eine Dichtungsanordnung 30.1 und 30.2 vorgesehen.
Die Stirnflächen sind
dabei mit 22 und 23 für das Nabenteil 2.6 und 24 für das Gehäuseteil 1.3 bzw. 25 für das Gehäuseteil 1.4 bezeichnet.
Die Dichtungsanordnung 30.1 bzw. 30.2 umfaßt zwei
Dichtungen 31.1, 31.2 bzw. 32.1, 32.2.
Jeder Dichtung ist ein sich überwiegend
in radialer Richtung im Zwischenraum angeordneter Zwischenring 35 bzw. 36 zugeordnet,
welcher auch als Dichtscheibe bezeichnet wird, und der mit jedem
der beiden einander benachbarten Bauteile, hier dem Gehäuseteil 1.3 und
dem Nabenteil 2.5 bzw. dem Gehäuseteil 1.4 und dem
Nabenteil 2.6, einen Spalt bildet. Die Spalte sind hier
mit 40.1 und 40.2 für die Dichtung 30.1 und 40.3 bzw. 40.4 für die Dichtung 30.2 bezeichnet.
Der eine Spalt 40.1 bzw. 40.3 ist mittels eines
im radial äußeren Bereich
und der andere Spalt 40.2 bzw. 40.4 mittels eines
im radial inneren Bereich des Zwischenringes 35 bzw. 36 angeordneten
vom jeweiligen benachbarten Bauteil geführten Dichtungsringes abgedichtet,
wobei der Zwischenring zwischen die beiden Dichtungsringe eingespannt
ist. Der Zwischenring steht dabei nur mit den beiden Dichtungsringen
in Berührung
und nimmt eine schwimmende Lage zwischen diesen ein, so daß beide
Dichtungsringe relativ zum Zwischenring als dynamische Dichtungen
wirken.
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Die
Dichtungsanordnungen 30.1 und 30.2 umfassen im
dargestellten Fall ein tellerfederartiges Bauteil als Zwischenring
und zwei sogenannte O-Ringe 31.1, 32.1 bzw. 31.2, 32.2.
Die Tellerfeder liegt an den beiden O-Ringen an, und zwar auch dann
noch, wenn die beiden Gehäuseteile 1.3, 1.4 eine
gewisse Axialbewegung ausführen.
Die Möglichkeit
des Zurücklegens
eines Einfederungsweges von ca. 2 mm wird durch die gezielte Einstellung
des Widerstandsmomentes der Dichtscheibe erreicht. Dabei werden
entweder der Durchmesser des äußeren Dichtringes,
hier der äußeren O-Ringe 31.1 bzw. 31.2,
die Durchmesser der inneren O-Ringe 32.1 und 32.2 und/oder
der äußere Durchmesser
der Dichtscheibe bzw. der innere Durchmesser der Dichtscheibe und/oder
die Breite der Dichtscheibe 35 bzw. 36 verändert. Durch
diese einzelnen Maßnahmen wird
der Hebelarm des Kraftangriffs in den Bauteilen der Dichtung beeinflußt.
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Die 3 verdeutlicht
in vereinfachter Darstellung anhand eines Diagrammes die Weg-Kraft-Kennlinien
für unterschiedliche
Varianten der Dichtscheibendimensionierung. Dabei ist die Dichtungsfederkraft über dem
Dichtungsfederweg aufgetragen.
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Aus
diesem Diagramm wird ersichtlich, daß für unterschiedliche auf die
Dichtungseinrichtung wirkende Kräfte
entsprechend der Auslegung und Gestaltung der Dichteinrichtungen
unterschiedliche Axialspiele problemlos ausgeglichen werden können, ohne
daß die
Dichtfunktion der Dichtungseinrichtung verloren geht bzw. diese
hinsichtlich ihrer Funktion behindert wird.
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Aus
diesem Diagramm ist weiterhin erkennbar, daß eine Variante mit zwei Dichtscheiben
bei gleicher Dichtungsfederkraft den doppelten Dichtungsfederweg
aufweisen kann wie eine Variante mit nur einer Dichtscheibe.
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Aus
diesem Diagramm ist weiterhin erkennbar, daß sowohl degressive, lineare
wie auch progressive Weg-Kraft-Kennlinien erreicht werden können. Durch
entsprechende Dichtscheibendimensionierung sind unterschiedlich
stark ausgeprägte
degressive oder progressive Kennlinien möglich. Auch unterschiedliche
Steigungen der linearen Kennlinien sind möglich.
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Die 4a und 4b verdeutlichen
anhand von Auschnitten aus Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtungen beliebigen
Aufbaus Dichteinrichtungen 30.4a und 30.4b mit
der Möglichkeit des
Vorsehens mehrerer Zwischenringe 45 und 46 in einem
zwischen Primärteil 1 und
Sekundärteil 20 im Bereich
des Nabenteiles 2.5 gebildeten Spalt 47. Die 4a verdeutlicht
dabei die Ausführung
zweier Dichteinrichtungen 30.14a, 30.24a mit jeweils
zwei Zwischenringen 45.14a, 46.14a in einem zwischen Primärteil 1 und
Sekundärteil 20 gebildeten
Spalt 47.14a und 45.24a, 46.24a in einem zwischen
Primärteil 1 und
Sekundärteil 20 gebildeten
Spalt 47.24a. Beide Zwischenringe 45.14a, 46.14a bzw. 45.24a, 46.24a sind
miteinander flüssigkeitsdicht
verbunden, beispielsweise mittels entsprechender Elemente 48.14a bzw. 48.24a.
Denkbar ist auch eine Kopplung mittels Stoffschluß. Die beiden
Zwischenringe 45.14a, 46.14a bzw. 45.24a, 46.24a weisen
im Scnitt betrachtet einen V-förmigen
Querschnitt auf. Dabei bilden je nach Anordnung bzw. Ausrichtung der
Schenkel 49.14a, 50.14a bzw. 49.24a, 50.24a deren
Außenflächen 51.14a bzw. 53.14a,
die jeweils zum Primärteil 1 bzw.
Sekundärteil 20 im
Spalt 47.14a ausgerichtet sind bzw. die Außenflächen 51.24a bzw. 53.24a,
die jeweils zum Primärteil 1 bzw. Sekundärteil 20 im
Spalt 47.24a ausgerichtet sind, die Begrenzungs- bzw. Dichtflächen, wie
in der 4a dargestellt, oder – nicht
dargestellt – die
Innenflächen 52.14a bzw. 54.14a im
Spalt 47.14a, die jeweils zueinander gerichtet sind, bzw. 52.24a und 54.24a im
Spalt 47.24a. Dazu wäre
eine Drehung der in der 4a dargestellten
Anordnung der Zwischenringe um 180° erforderlich.
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Bei
der in 4a dargestellten Ausführung bilden
die Zwischenringe 45.14a, 46.14a bzw. 45.24a, 46.24a jeweils
einen Teilspalt 55.14a bzw. 55.24a zwischen Zwischenring 45.14a bzw. 45.24a und
Primärteil 1 und
einen zweiten Teilspalt 56.14a bzw. 56.24a zwischen
Zwischenring 46.14a bzw. 46.24a und Sekundärteil 20,
insbesondere der Nabe 2.6. Die Abdichtung erfolgt mittels
Dichteinrichtungen in den Teilspalten – hier einem Dichtungsring 57.14a im
Teilspalt 55.14a, einem Dichtungsring 58.14a im Teilspalt 56.14a sowie
den Dichtungsringen 57.24a im Teilspalt 55.24a und 58.24a im
Teilspalt 56.24a. Diese sind bezogen auf den V-förmigen Querschnitt im
Bereich der Schenkel 49.14a, 49.24a bzw. 50.14a, 50.24a,
die von den Zwischenringen 45.14a, 45.24a und 46.14a, 46.24a gebildet
werden, angeordnet. Vorzugsweise erfolgt die Anordnung im Außenbereich 59.14a bzw. 59.24a der
Schenkel 49.14a, 49.24a bzw. 50.14a, 50.24a,
welcher durch die größte Abmessung
zwischen beiden charakterisiert ist. Bei Ausführung gemäß 4a befindet
sich dieser Außenbereich
bezogen auf die Spaltgestaltung 47.14a bzw. 47.14b im
radial inneren Bereich des Spaltes. Dementsprechend sind an den
Anschlußelementen
bzw. den benachbarten Elementen von Primärteil 1 und Sekundärteil 20 entsprechende
Einrichtungen zur Aufnahme der Dichtungsringe 57.14a, 58.14a bzw. 57.24a, 58.24a vorzusehen.
Diese werden im dargestellten Fall von Ausnehmungen 60.14a bzw. 60.24a am
Primärteil 1 und 61.14a bzw. 61.24a am
Sekundärteil 20,
insbesondere am Nabenteil 2.6 gebildet. Vorzugsweise handelt
es sich dabei um in Umfangsrichtung bezogen auf die Rotationsachse des
Torsionsschwingungsdämpfers
verlaufende Nuten.
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Die 4b verdeutlicht
eine Ausführung
von Dichteinrichtungen 30.14b, 30.24b mit zwei
Zwischenringen 45.14b, 45.24b bzw. 46.14b, 46.24b, welche
nicht miteinander verbunden sind und deren Innen- oder Außenflächen der
Schenkel die Dichtflächen
bilden. Gemäß 4b werden
die Dichtflächen im
Spalt 47.14b von den Außenflächen 51.14b bzw. 53.14b der
Schenkel 49.14b, 50.14b, die jeweils zum Primärteil 1 bzw.
Sekundärteil 20 im
Spalt 47.14b ausgerichtet sind bzw. im Spalt 47.24b den
Außenflächen 51.24b bzw. 53.24b,
die jeweils zum Primärteil 1 bzw.
Sekundärteil 20 im
Spalt 47.24b ausgerichtet sind, gebildet. Die Abdichtung
und Stützung
der Zwischenringe erfolgt über
die Dichteinrichtungen 57.14b und 58.14b, welche
zwischen Zwischenring 45.14b und Primärteil 1 und 46.14b und
Sekundärteil 20 angeordnet
sind bzw. den Dichteinrichtungen 57.24b und 58.24b,
welche zwischen Zwischenring 45.24b und Primärteil 1 und 46.24b und
Sekundärteil 20 angeordnet
sind, wobei zusätzlich
zur Abgrenzung bzw. Vervollständigung
der Dichtflächen
eine weitere Dichteinrichtung in Form eines Dichtelementes 62.14b bzw. 62.24b zwischen
den beiden Zwischenringen 45.14b, 46.14b bzw. 45.24b, 45.24b angeordent
ist. Dabei sind die zwischen Zwischenring 45.14b, 45.24b und
Primärteil 1 bzw. 46.14b, 46.24b und
Sekundärteil 20 angeordneten
Dichtungsringe 57.14b, 57.24b bzw. 58.14b, 58.24b und
die zwischen den Zwischenringen angeordneten Dichtungsringe 62.14b, 62.24b auf
unterschiedlichen Durchmessern in radialer Richtung betrachtet angeordnet.
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Diese
Anordnung ermöglicht
auch die Abstützung
der Zwischenringe. Im dargestellten Fall sind die zwischen Zwischenring 45.14b, 45.24b und Primärteil 1 bzw. 46.14b, 46.24b und
Sekundärteil 20 angeordneten
Dichtungsringe 57.14b, 57.24b bzw. 58.14b, 58.24b im
radial inneren Bereich des Spaltes 47.14b bzw. 47.24b angeordnet.
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In 5 wird
ein mögliches
Ausführungsbeispiel
für eine
erfindungsgemäße Dichteinrichtung
bei einem Zwei-Massen-Schwungrad dargestellt. Zu erkennen ist das
Primärteil,
hier dargestellt durch die zwei Seitenscheiben 1.1 und 1.2 sowie
die Gehäusesteile 1.3 und 1.4,
wobei die Teile 1.1 und 1.3 sowie 1.2 und 1.4 auch
einstückig
ausgeführt
sein können. Weiterhin
sind die Mittelscheibe 2 sowie die Federn 4 dargestellt.
Bei einem Zwei-Massen-Schwungrad
ist die Mittelscheibe 2 des Sekundärteiles nicht an eine Nabe
angeschlossen, sondern an ein Flanschbauteil 63. Das Flanschbauteil 63 kann
zum Anschluß einer Reibkupplung
verwedet werden. Es kann aber auch alternativ bereits Bestandteil
der Reibkupplung sein, in dem es der Reibbelagsträger ist
oder aber bereits an der Obefläche
als Reibbelag ausgebildet ist. In 5 ist weiterhin
ein im allgemeinen bei Zwei-Massen-Schwungrädern eingesetztes Lagerelement 64 zu
erkennen, welches als Gleit- oder
Wälzlager
in abgedichteter oder nicht abgedichteter sowie in temperaturgeschützter wie
auch in temperaturungschützter Ausführung vorgesehen
sein kann. Die Dichteinrichtungen (30.1, 30.2),
Zwischenräume
(47.14a, 47.24a) sowie die Zwischenringe (35, 36)
sind analog zu den 1 ausgeführt.