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Die
Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit mindestens einem
Mitnehmerelement, das über
in Reihe schaltbare Federelemente mit Hilfe von Flanschelementen
mit einer Nabe koppelbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren
eine Kupplungsscheibe mit einem derartigen Drehschwingungsdämpfer.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Drehschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
beziehungsweise eine Kupplungsscheibe mit einem derartigen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere
im Hinblick auf Verschleiß,
zu verbessern.
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Die
Aufgabe ist bei einem Drehschwingungsdämpfer mit mindestens einem
Mitnehmerelement, das über
in Reihe schaltbare Federelemente mit Hilfe von Flanschelementen
mit einer Nabe koppelbar ist, durch einen Zwischenflansch gelöst, der
relativ zu den Flanschelementen sowie der Nabe verdrehbar ist und
an dem zwei einander zugewandte Enden der Federelemente anliegen,
deren voneinander abgewandten Enden an unterschiedlichen Flanschelementen
anliegen. Der Zwischenflansch dient einerseits dazu, die einander
zugewandten Enden der Federelemente zu führen. Darüber hinaus dient der Zwischenflansch
dazu, Kräfte
zwischen den einander zugewandten Enden der Federelemente zu überfragen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Drehschwingungsdämpfers
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenflansch zwischen den
beiden Flanschelementen drehbar geführt ist. Vorzugsweise begrenzen
die Flanschelemente einen Aufnahmeraum für einen ringartigen Grundkörper des
Zwischenflanschs. Dieser ringartige Grundkörper ist in axialer Richtung
zwischen den beiden Flanschelementen angeordnet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Drehschwingungsdämpfers
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschelemente axiale und/oder
radiale Führungsbereiche
für den
Zwischenflansch aufweisen. Durch die Führungsbereiche wird eine Bewegung
des Zwischenflanschs in axialer und/oder radialer Richtung verhindert.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Drehschwingungsdämpfers
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenflansch zwei diametral
angeordnete Paare in Umfangsrichtung entgegengesetzt ausgerichteter
Anlagebereiche für
jeweils zwei Federelemente auf weist. Vorzugsweise werden die Anlagebereiche
radial außen
von Führungsbereichen
für die
Federelemente begrenzt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Drehschwingungsdämpfers
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenflansch zwei diametral
angeordnete Paare Seitenführungsnasen
für Federelemente
aufweist. Vorzugsweise greifen die Seitenführungsnasen jeweils in ein
Ende eines zugehörigen
Federelements ein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Drehschwingungsdämpfers
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschelemente diametral angeordnete
und in Umfangsrichtung entgegengesetzt ausgerichtete Anlagebereiche
für Abstandselemente
aufweisen, die drehfest mit dem Mitnehmerelement verbunden sind.
Bei den Abstandselementen handelt es sich zum Beispiel um Abstandsbolzen
oder Abstandsbleche, die an dem Mitnehmerelement befestigt sind.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Drehschwingungsdämpfers
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschelemente diametral angeordnete
und in Umfangsrichtung entgegengesetzt ausgerichtete Anlagebereiche
für Federelemente
aufweisen. Die Anlagebereiche ermöglichen die Kraftübertragung zwischen
den Federelementen und den Flanschelementen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Drehschwingungsdämpfers
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschelemente jeweils mit
einem definierten Verdrehspiel drehfest mit der Nabe verbindbar
sind. Das Verdrehspiel wird auch als Freiwinkel bezeichnet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Drehschwingungsdämpfers
ist dadurch gekennzeichnet, dass das definierte Verdrehspiel zwischen
einer Außenverzahnung
der Nabe und einer Innenverzahnung des jeweiligen Flanschelements
vorgesehen ist. Nach Überwinden
des definierten Verdrehspiels kommen die Verzahnungen der Nabe und
der Flanschelemente aneinander so in Anschlag, dass eine drehfeste Verbindung
zwischen der Nabe und dem jeweiligen Flanschelement geschaffen wird.
Das Verdrehspiel wird auch als Freiwinkel bezeichnet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Drehschwingungsdämpfers
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement als Mitnehmerscheibe
mit Fenstern für
die Fe derelemente ausgeführt und
drehfest mit einer Gegenscheibe verbunden ist. Die drehfeste Verbindung
wird zum Beispiel durch Abstandsbolzen oder Abstandsbleche realisiert.
Vorzugsweise ist die Gegenscheibe ebenfalls mit Fenstern für die Federelemente
ausgestattet.
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Die
Erfindung eignet sich besonders für Kupplungsscheiben von Nutzfahrzeugen
und für
Kupplungsscheiben mit langen Laufstrecken. An dem Mitnehmerelement
sind vorzugsweise unter Zwischenschaltung von Federsegmenten Reibbeläge befestigt.
Vorzugsweise ist die Nabe drehfest mit einer Getriebeeingangswelle
verbunden.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die
Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers,
der in eine Kupplungsscheibe integriert ist;
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2 den
Drehschwingungsdämpfer
aus 1 in der Draufsicht;
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3 die
Ansicht eines Schnitts entlang der Linie III-III in 2;
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4 einen
vergrößerten Halbschnitt
aus 3;
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5 einen
weiteren vergrößerten Halbschnitt
aus 3;
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6 einen
Hauptschnitt in der Draufsicht der Kupplungsscheibe;
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7 einen
vergrößerten Ausschnitt
aus 6;
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8 eine
Explosionsdarstellung der Kupplungsscheibe;
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9 ein
Flanschelement der Kupplungsscheibe in der Draufsicht;
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10 eine
perspektivische Darstellung des Flanschelements aus 9;
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11 einen
Zwischenflansch der Kupplungsscheibe in der Draufsicht und
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12 eine
perspektivische Darstellung des Zwischenflanschs aus 11.
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In
den 1 bis 8 ist ein Drehschwingungsdämpfer 1 in
verschiedenen Ansichten und Schnitten dargestellt. Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst
eine Nabe 4, die mit einer Innenverzahnung 5 versehen ist.
Die Innenverzahlung 5 dient dazu, die Nabe 4 drehfest
mit einer (nicht dargestellten) Getriebeeingangswelle eines Getriebes
eines Kraftfahrzeugs zu verbinden. Des Weiteren ist die Nabe 4 mit
einer Außenverzahnung 6 versehen,
die zum Beispiel in der Schnittdarstellung der 7 sichtbar
ist. Die Außenverzahnung 6 dient dazu,
die Nabe 4, gegebenenfalls nach Überwinden eines bestimmten
Verdrehspiels, drehfest mit Flanschelementen 11, 12 zu
verbinden, die sich flanschartig in radialer Richtung erstrecken.
Die Begriffe radial, axial und in Umfangsrichtung beziehen sich
im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf eine Drehachse 13 des Drehschwingungsdämpfers 1.
Die Form und die Funktion der Flanschelemente 11, 12 werden
im Folgenden noch erläutert.
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Durch
Lagereinrichtungen 14, 15 sind zwei Mitnehmerelemente 21, 22,
die auch als Seitenteile bezeichnet werden, relativ zu den Flanschelementen 11, 12 gegen
die Federwirkung von Federeinrichtungen 24, 25, 26, 27 begrenzt
verdrehbar. Die Federeinrichtungen 24 bis 27 umfassen
jeweils zwei Federelemente in Form von Schraubendruckfedern 28, 29.
Die Schraubendruckfeder 29 hat die gleiche Länge wie
aber einen geringeren Durchmesser als die Schraubendruckfeder 28 und
ist innerhalb der Schraubendruckfeder 28 angeordnet. Die
beiden Mitnehmerelemente 21, 22 sind durch Abstandsbolzen 31 bis 34 fest
miteinander verbunden. Die Abstandsbolzen 31, 32 sind
diametral angeordnet und haben einen größeren Durchmesser als die Abstandsbolzen 33, 34,
die ebenfalls diametral angeordnet sind. Die Abstandsbolzen 31 bis 34 sind
vorzugsweise als Stufenbolzen ausgeführt und an ihren Enden mit
jeweils einem der Mitnehmerelemente 21, 22 verbunden.
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Die
Mitnehmerelemente 21, 22 haben im Wesentlichen
die Gestalt von Kreisringscheiben, in denen Fenster für die Federeinrichtungen 24 bis 27 ausgespart
sind. Die Aussparungen in den Mitnehmerelementen 21, 22 dienen
nur dem Freiraum für
die Federeinrichtungen 24 bis 27. Ein Kontakt
beziehungsweise eine direkte Kraftübertragung zwischen den Mitnehmerelementen 21, 22 und
den Federeinrichtungen 24 bis 27 findet nicht
statt. Die Flanschelemente 11, 12 sind um die
Drehachse 13 drehbar zwischen den Mitnehmerelementen 21, 22 angeordnet.
An dem Mitnehmerelement 21, das auch als erstes Mitnehmerelement
bezeichnet wird, sind radial außen
Reibbeläge 37, 38 mit
Hilfe von Federsegmenten 39 befestigt, um eine Kupplungsscheibe 40 zu
bilden. Die Reibbeläge 37, 38 in
der Kupplungsscheibe 40 sind in bekannter Art und Weise
zur Drehmomentübertragung
zwischen Druckplatten einer Kupplungseinrichtung einklemmbar. Das
Mitnehmerelement 22, das auch als zweites Mitnehmerelement
bezeichnet wird, ist in axialer Richtung von dem ersten Mitnehmerelement 21 beabstandet,
um einen Aufnahmeraum für
die Flanschelemente 11, 12 und einem Zwischenflansch 60 zu
schaffen, der im Folgenden noch erläutert wird.
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In
den 9 und 10 ist Flanschelement 11,
das auch als Zwischenteil bezeichnet wird, identisch zu dem Flanschelement 12 ausgeführt, das
ebenfalls auch als Zwischenteil bezeichnet wird. Das Flanschelement 11 weist
eine Innenverzahnung 41 auf, die innen an einem ringartigen
Grundkörper 42 vorgesehen
ist. Von dem ringartigen Grundkörper 42 erstrecken
sich zwei Arme 43, 44 radial nach außen. Der
ringartige Grundkörper 42 ist,
in 9 betrachtet, gegenüber den Armen 43, 44 um
einen gewissen Abstand aus der Zeichenebene heraus versetzt, wie
durch umgebogene Bereiche 46, 47 angedeutet ist.
Die umgebogenen Bereiche 46, 47 bilden auf der
in 9 nicht sichtbaren Stirnseite des ringartigen
Grundkörpers 42 radiale
Führungsbereiche.
Die in 9 nicht sichtbare Stirnfläche des ringartigen Grundkörpers 42 bildet
einen axialen Führungsbereich.
Die Funktion der Führungsbereiche
wird im Folgenden noch im Zusammenhang mit dem Zwischenflansch 60 erläutert.
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Das
Flanschelement 11 weist an den Armen 43, 44 jeweils
einen Anlagebereich 48, 49 für eine zugeordnete Federeinrichtung
auf. Die Anlagebereiche 48, 49 sind diametral
angeordnet, aber entgegengesetzt ausgerichtet. Darüber hinaus
sind die Anlagebereiche 48, 49 gegenüber einer
Radialen geneigt angeordnet. Dabei verlaufen die Anlagebereiche 48, 49 parallel
zueinander. Aus der Fläche
der Anlagebereiche 48, 49 erhebt sich jeweils
eine Seitenführungsnase 50, 51.
Darüber
hinaus weist das Flanschelement 11 an den Armen 43, 44 jeweils
einen Anlagebereich 52, 53 für die Abstandsbolzen 31, 32 auf.
Radial außen
werden die Anlagebereiche 48, 49; 52, 53 von
kreisbogenartigen Führungskörpern 54, 55 begrenzt,
die einstückig
mit den Armen 43, 44 und dem ringartigen Grundkörper 42 ausgeführt sind.
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Die
radialen und axialen Führungsbereiche
der Flanschelemente 11, 12 begrenzen einen Aufnahmeraum
für einen
ringartigen Grundkörper 58 des
in den 11, 12 in
verschiedenen Ansichten dargestellten Zwischenflanschs 60.
Der ringartige Grundkörper 58 umfasst
ein zentrales Durchgangsloch 59, das zum Durchführen der
Nabe 4 dient. Von dem ringartigen Grundkörper 58 erstrecken
sich zwei Arme 56, 57 radial nach außen, an
denen jeweils zwei Anlagebereiche 61, 62 und 63, 64 paarweise
vorgesehen sind. Jeder der Anlagebereiche 61 bis 64 wirkt
mit einer der Federeinrichtungen 24 bis 27 zusammen.
Aus den Anlagebereichen 61 bis 64 erhebt sich
jeweils eine Seitenführungsnase 65 bis 68 für die zugehörige Federeinrichtung.
Radial nach außen
werden die Anlagebereiche 61 bis 64 von kreisbogenartigen
Haltekörpern 69, 70 für die zugehörigen Federeinrichtungen
begrenzt, die auch als Federelemente bezeichnet werden. In den diametral
angeordneten Armen ist jeweils ein Langloch 71, 72 für einen
zugehörigen
Abstandsbolzen 33, 34 ausgespart. Die Größe der Langlöcher 71, 72 ist
so bemessen, dass sich der Zwischenflansch 60 relativ zu
den Mitnehmerelementen 21, 22 begrenzt um die
Drehachse 13 verdrehen kann.
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Die
vorab genannten Elemente, wie die Flanschelemente 11, 12,
die Mitnehmerelemente 21, 22, die Federeinrichtungen 24 bis 27 und
die Abstandsbolzen 31 bis 34 sowie der Zwischenflansch 60,
dienen der Kraftübertragung
von dem ersten Mitnehmerelement 21, an dem die Reibbeläge 37, 38 der
Kupplungsscheibe 40 befestigt sind, auf die Nabe 4,
die drehfest und axial verschiebbar mit der Getriebeeingangswelle
verbunden ist. In 4 sieht man, dass zwischen der
Innenverzahnung des Flanschelements 12, ebenso wie zwischen der
Innenverzahnung des Flanschelements 11, und der Außenverzahnung 6 der
Nabe 4 ein definiertes Spiel vorgesehen ist. Durch das
Spiel wird der Verdrehwinkel der Flanschelemente 11, 12 relativ
zu der Nabe 4 begrenzt.
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In 7 ist
die Drehrichtung der Kupplungsscheibe 40 durch einen Pfeil 75 angedeutet.
Durch schraffierte Pfeile 81 bis 87 ist der Kraftfluss
im Zugbetrieb angedeutet. Durch nicht schraffierte Pfeile 91 bis 97 ist der
Kraftfluss im Schubbetrieb angedeutet. In 7 stellen
die Abstandsbolzen 31, 32, die fest mit den Mitnehmerelementen 21, 22 verbunden
sind, das Eingangsteil des Drehschwingungsdämpfers 1 dar. In Zugrichtung
beziehungsweise im Zugbetrieb wird das zu übertragende Drehmoment als
Umfangskraft über
die Abstandsbolzen 31, 32 auf das Flanschelement 11 übertragen,
wie durch den Pfeil 81 angedeutet ist. Das Flanschelement 11 überträgt das Drehmoment,
wie durch den Pfeil 82 angedeutet ist, in Form einer weiteren
Umfangskraft auf die Federeinrichtung 24.
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Von
der Federeinrichtung 24 wiederum wird das Drehmoment in
Form einer weiteren Umfangskraft, die durch den Pfeil 83 angedeutet
ist, auf den Zwischenflansch 60 übertragen. Der Zwischenflansch 60 wiederum
leitet das Drehmoment in Form einer weiteren Umfangskraft, die durch
den Pfeil 84 angedeutet ist, auf die Federeinrichtung 27,
die über
den Zwischenflansch 60 mit der Federeinrichtung 24 in
Reihe geschaltet ist. Über
den gegenüberlie genden
Arm des Zwischenflanschs wird das Drehmoment gleichzeitig in die
Federeinrichtungen 25 und 26 eingeleitet. Von
der Federeinrichtung 27 gelangt das Drehmoment in Form
einer weiteren Umfangskraft, die durch den Pfeil 85 angedeutet
ist, in das Flanschelement 12.
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Durch
Pfeile 86, 87 ist angedeutet, dass das Drehmoment
von dem Flanschelement 12 über dessen Innenverzahnung
auf die Außenverzahnung 6 der
Nabe 4 übertragen
wird. Die Innenverzahnung des Flanschelements 12 besitzt
einen Freiwinkel und schlägt
in Zugrichtung erst an die Außenverzahnung 6 der
Nabe 4 an, wenn der konstruktiv durch das vorgegebene Verdrehspiel
definierte zugseitige Endwinkel erreicht ist. In dieser Situation
haben dann beide Innenverzahnungen der Flanschelemente 12, 11 Kontakt
zur Nabe 4.
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In
Schubrichtung beziehungsweise im Schubbetrieb wird das zu übertragende
Drehmoment über
die Abstandsbolzen 31, 32 als Umfangskraft auf
das Flanschelement 12 übertragen,
wie durch den Pfeil 91 angedeutet ist. Von dem Flanschelement 12 wird
das Drehmoment in Form einer weiteren Umfangskraft, die durch den
Pfeil 92 angedeutet ist, über die Anschlagbereiche auf
die Federeinrichtung 25 übertragen, welche die Kraft
wiederum auf den Zwischenflansch 60 überträgt, wie durch den Pfeil 93 angedeutet
ist. Der Zwischenflansch 60 leitet die Umfangskraft wiederum,
wie durch den Pfeil 94 angedeutet ist, auf die Federeinrichtung 26,
die mit der Federeinrichtung 25 in Reihe geschaltet ist.
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Von
der Federeinrichtung 26 gelangt die Umfangskraft, wie durch
den Pfeil 95 angedeutet ist, auf das Flanschelement 11.
Durch Pfeile 96, 97 ist angedeutet, dass das Drehmoment
im Schubbetrieb von dem Flanschelement 11 über dessen
Innenverzahnung auf die Nabe 4 übertragen wird. Die Innenverzahnung
des Flanschelements 12 besitzt einen Freiwinkel und schlägt in Schubrichtung
erst an die Außenverzahnung 6 der Nabe 4 an,
wenn der konstruktiv definierte schubseitige Endwinkel erreicht
ist. In dieser Situation haben dann wiederum beide Flanschverzahnungen
Kontakt zur Nabe 4.
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In
der Explosionsdarstellung der 8 sind keine
Reibungseinrichtung mit Tellerfedern und kein Leerlaufdämpfer vorgesehen.
Mit einigen Modifikationen sind jedoch eine Reibungsdämpfungseinrichtung
mit Tellerfedern und ein Leerlaufdämpfer in den dargestellten
Drehschwingungsdämpfer
beziehungsweise die dargestellte Kupplungsscheibe integrierbar.
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung sind die Flanschelemente 11, 12 baugleich
ausgeführt
und um 180 Grad verdreht eingebaut. Es ist jedoch auch möglich, unterschiedlich
gestaltete Flanschelemente zu verwenden.
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Die
erfindungsgemäße Kupplungsscheibe
wird vorzugsweise in Doppelkupplungs-, Hybrid- und Automatikanwendungen eingesetzt.
Dabei kommen die Vorteile der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe mit dem
integrierten Drehschwingungsdämpfer
vor allem bei langen Laufstrecken zur Geltung. Besonders bevorzugt
wird die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe
in Nutzfahrzeugen eingesetzt. Gemäß einem wesentlichen Aspekt
der Erfindung wird eine Kupplungsscheibe mit integriertem Drehschwingungsdämpfer und
verschleißfreier
Führung
der Federeinrichtungen geschaffen. Eine wechselseitige Übernahme/Übergabe
der Federenden findet nicht mehr statt. Zur Erhöhung der Dämpferkapazität sind die
Federeinrichtungen in Form von Druckfederpaketen jeweils paarweise
in Reihe geschaltet. Bezugszeichenliste
| 1 | Drehschwingungsdämpfer | 42 | ringartiger
Grundkörper |
| 4 | Nabe | 43 | Arm |
| 5 | Innenverzahnung | 44 | Arm |
| 6 | Außenverzahnung | 46 | umgebogener
Bereich |
| 11 | Flanschelement | 47 | umgebogener
Bereich |
| 12 | Flanschelement | 48 | Anlagebereich |
| 13 | Drehachse | 49 | Anlagebereich |
| 14 | Lagereinrichtung | 50 | Seitenführungsnase |
| 15 | Lagereinrichtung | 51 | Seitenführungsnase |
| 21 | Mitnehmerelement | 52 | Anlagebereich |
| 22 | Mitnehmerelement | 53 | Anlagebereich |
| 24 | Federeinrichtung | 54 | Führungskörper |
| 25 | Federeinrichtung | 55 | Führungskörper |
| 26 | Federeinrichtung | 56 | Arm |
| 27 | Federeinrichtung | 57 | Arm |
| 28 | Schraubendruckfeder | 58 | ringartiger
Grundkörper |
| 29 | Schraubendruckfeder | 59 | Zentrales
Durchgangsloch |
| 31 | Abstandsbolzen | 60 | Zwischenflansch |
| 32 | Abstandsbolzen | 61 | Anlagebereich |
| 33 | Abstandsbolzen | 62 | Anlagebereich |
| 34 | Abstandsbolzen | 63 | Anlagebereich |
| 37 | Reibbeläge | 64 | Anlagebereich |
| 38 | Reibbeläge | 65 | Seitenführungsnase |
| 39 | Federsegmente | 66 | Seitenführungsnase |
| 40 | Kupplungsscheibe | 67 | Seitenführungsnase |
| 41 | Innenverzahnung | 68 | Seitenführungsnase |
| 69 | kreisbogenförmiger Haltekörper | 91 | Pfeil |
| 70 | kreisbogenförmiger Haltekörper | 92 | Pfeil |
| 71 | Langloch | 93 | Pfeil |
| 72 | Langloch | 94 | Pfeil |
| 75 | Pfeil – Drehrichtung | 95 | Pfeil |
| 81 | Pfeil | 96 | Pfeil |
| 82 | Pfeil | 97 | Pfeil |
| 83 | Pfeil | | |
| 84 | Pfeil | | |
| 85 | Pfeil | | |
| 86 | Pfeil | | |
| 87 | Pfeil | | |