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Die
Erfindung betrifft eine Phasenverstellvorrichtung, insbesondere
eine Nockenwellenphasenverstellvorrichtung, nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Es
sind bereits Phasenverstellvorrichtungen insbesondere Nockenwellenphasenverstellvorrichtungen,
zur Verstellung einer Phasenlage einer Welle mit einer Koppeleinheit,
die zur Einstellung der Phasenlage vorgesehen ist, sowie mit einer
Dämpfungseinheit,
die zur Schwingungsdämpfung
der Welle vorgesehen ist und die wenigstens ein zur Schwingungsdämpfung alternierend
beweglich angeordnetes Dämpfungsmittel
aufweist, bekannt.
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Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Phasenverstellvorrichtung
mit einer Dämpfungseinheit
bereitzustellen, die konstruktiv einfach ausgestaltet ist. Sie wird
gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung geht aus von einer Phasenverstellvorrichtung, insbesondere
einer Nockenwellenphasenverstellvorrichtung, zur Verstellung einer
Phasenlage einer Welle, mit einer Koppeleinheit, die zur Einstellung
der Phasenlage vorgesehen ist, sowie mit einer Dämpfungseinheit, die zur Schwingungsdämpfung der
Welle vorgesehen ist und die wenigstens ein zur Schwingungsdämpfung angeordnetes Dämpfungsmittel
aufweist.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit
und die Koppeleinheit zumindest teilweise einstückig ausgebildet sind. Dadurch
kann das Dämpfungsmittel
innerhalb der Koppeleinheit angeordnet werden, wodurch eine konstruktiv
einfache Ausgestaltung realisierbar ist. Unter „vorgesehen” soll insbesondere
speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden. Unter „alternierend
beweglich” soll
insbesondere begrenzt zueinander verdrehbar verstanden werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinheit eine Ankereinheit aufweist,
die zumindest teilweise einstückig
mit der Dämpfungseinheit
ausgebildet ist. Dadurch kann die Dämpfungseinheit konstruktiv
besonders einfach innerhalb der Koppeleinheit angeordnet werden.
Zudem kann durch die einstückige
Ausgestaltung eine Gewichtseinsparung erreicht werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit
zumindest teilweise axial verschiebbar angeordnet ist. Dadurch kann
die Dämpfungseinheit vorteilhafterweise
einen axialen Weg zum Betätigen der
Koppeleinheit bereitstellen, wodurch die Dämpfungseinheit besonders vorteilhaft
als Ankereinheit ausgestaltet werden kann. Unter „axial” sowie
unter den im Folgenden verwendeten Begriffen „radial” und „in Umfangsrichtung” soll insbesondere
eine Ausrichtung in Bezug auf eine Hauptrotationsachse der Phasenverstellvorrichtung
verstanden werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit
zumindest eine Schwingungsmasse aufweist, die einstückig mit
der Koppeleinheit ausgeführt
ist. Dadurch kann besonders effektiv Bauraum eingespart werden,
beispielsweise indem die Schwingungsmasse zur Aufnahme von einem
Reibbelag für
die Koppeleinheit vorgesehen ist.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinheit zumindest teilweise als
eine Bremseinheit ausgebildet ist. Dadurch können durch die Bremseinheit
hervorgerufene Schwingungen vorteilhaft gedämpft werden. Grundsätzlich ist
es weiter denkbar, die Koppeleinheit zumindest teilweise als eine
Kupplungseinheit zur Verbindung von zwei drehbaren Reibbelägen zur
Beibehaltung einer Phasenlage auszugestalten. Insbesondere ist es
dabei vorteilhaft, die Koppeleinheit teilweise als Bremseinheit
und teilweise als Kupplungseinheit auszugestalten.
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Insbesondere
wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinheit zumindest einen Reibbelag
aufweist, der mit zumindest einem Teil der Dämpfungseinheit starr verbunden
ist. Dadurch kann vorteilhaft eine drehbare Reibfläche für die Bremseinheit
bereitgestellt werden. Unter „starr
verbunden” soll
insbesondere verstanden werden, dass der Reibbelag zumindest unbeweglich
mit dem zumindest einen Teil der Dämpfungseinheit verbunden ist,
wie beispielsweise ein Reibbelagträger, der einstückig mit
der Dämpfungseinheit
ausgebildet ist. Insbesondere ist es dabei denkbar, den Reibbelag
einstückig
mit dem Teil der Dämpfungseinheit
auszuführen.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass der Reibbelag zwei Teilreibflächen aufweist,
die in Bezug auf einen Aufhängepunkt
der Schwingungsmasse korrespondierend ausgestaltet sind. Dadurch
kann ein Verdrehen der Schwingungsmassen beim Übertragen eines Bremsmoments,
von der Bremsfläche
der Statoreinheit auf den Reibbelag der Ankereinheit, verhindert
werden. Unter „korrespondierend” soll dabei insbesondere
symmetrisch in Bezug auf eine Krafteinwirkung des Bremsmoments auf
die Teilreibfläche verstanden
werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinheit zumindest eine drehfest
angeordnete Bremsscheibe aufweist, die dazu vorgesehen ist, auf
den einstückig
mit der Dämpfungseinheit
ausgebildeten Reibbelag ein Bremsmoment zu übertragen. Dadurch kann besonders
einfach ein Bremsmoment bereitgestellt werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Phasenverstellvorrichtung einen Schwingungsmassenträger aufweist,
der dazu vorgesehen ist, mit einem Stelleingang verbunden zu werden.
Dadurch können die
Schwingungen am Stelleingang einfach gedämpft werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass das Dämpfungsmittel
zumindest eine schwenkbar angeordnete Schwingungsmasse aufweist.
Dadurch kann eine Schwingungsenergie vorteilhaft zur Dämpfung zwischengespeichert
werden.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenn der Schwingungsmassenträger zumindest ein Führungselement
aufweist, das dazu vorgesehen ist, in eine Ausnehmung der zumindest
einen Dämpfungsmasse einzugreifen.
Dadurch kann die Dämpfungsmasse konstruktiv
einfach auf dem Schwingungsmassenträger angeordnet werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit
zumindest teilweise aus magnetisierbarem Material ausgebildet ist.
Dadurch kann die Dämpfungseinheit
vorteilhaft mittels einer Elektromagneteinheit mit einer Betätigungskraft
beaufschlagt werden und als die Ankereinheit der Koppeleinheit wirken.
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In
einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit
ein Zweimassen-Dämpfmittel
aufweist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Schwingungsdämpfung bereitgestellt
werden.
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Außerdem wird
vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinheit
zumindest ein Federmittel aufweist. Dadurch kann ein besonders einfacher
Energiezwischenspeicher zur verlustarmen Dämpfung der Schwingungen bereitgestellt
werden. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die
Merkmale zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch eine Phasenverstellvorrichtung mit einer Dämpfungseinheit,
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2 eine
Explosionsdarstellung der Phasenverstellvorrichtung,
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3 eine
Explosionsdarstellung einer Ankereinheit der Phasenverstellvorrichtung,
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4 eine
Aufsicht auf einen Schwingungsmassenträger mit vier Schwingungsmassen,
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5 einen
Querschnitt durch eine Phasenverstellvorrichtung mit einer alternativen
Dämpfungseinheit
und
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6 eine
Aufsicht auf die als Zweimassen-Dämpfmittel ausgebildete Dämpfungseinheit
aus 5.
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1 zeigt
eine Phasenverstellvorrichtung, die als eine Nockenwellenphasenverstellvorrichtung zur
Verstellung einer Phasenlage einer als Nockenwelle ausgebildeten
Welle ausgestaltet ist. Die Phasenverstellvorrichtung weist eine
Koppeleinheit 10a zur Einstellung der Phasenlage und eine
Dämpfungseinheit 11a zur
Schwingungsdämpfung
auf (vgl. 2). Die Dämpfungseinheit 11a umfasst
ein Dämpfungsmittel 12a.
Weiter umfasst die Phasenverstellvorrichtung ein Stellgetriebe 53a zur
Einstellung der Phasenlage. Das Stellgetriebe 53a ist als
ein 3-Wellen-Minus-Summiergetriebe ausgebildet. Das Stellgetriebe 53a weist
ein Eingangsmittel 54a zur Verbindung mit einem nicht näher dargestellten
Antrieb, ein Ausgangsmittel 55a zur Verbindung mit der Welle
und ein Stellmittel 56a zur Verstellung der Phasenlage
auf. Das Ausgangsmittel 55a ist als ein Wellenanbindungselement 13a ausgestaltet,
mittels dem die nicht näher
dargestellte Welle drehfest mit dem Ausgangsmittel verbunden werden
kann.
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Das
Stellgetriebe 53a ist als ein Planetenradgetriebe ausgebildet.
Ein Sonnenrad 57a des Stellgetriebes 53a ist drehfest
mit dem Stellmittel 56a verbunden und dreht sich um eine
Hauptrotationsachse 14a. Ein Planetenradträger 60a des
Stellgetriebes 53a ist mit dem Eingangsmittel 54a verbunden,
das als ein Kettenrad 61a ausgebildet ist. Im montierten Zustand
ist das Kettenrad 61a über
eine nicht näher dargestellte
Antriebskette mit einer nicht näher
dargestellten Kurbelwelle verbunden. Ein Hohlrad 62a des
Stellgetriebes 53a ist drehfest mit dem Ausgangsmittel 55a verbunden,
das drehfest an die Welle angebunden ist.
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Die
Koppeleinheit 10a ist als eine Bremseinheit 20a ausgebildet
und wirkt auf das Stellmittel 56a. Mittels der Koppeleinheit 10a kann
eine Drehzahl des Stelleingangs 39a eingestellt werden.
Die als Bremseinheit 20a ausgebildete Koppeleinheit 10a weist eine
Statoreinheit 63a und eine Ankereinheit 15a auf. Die
Statoreinheit 63a weist ein Gehäuse 64a auf, das fest
mit einem nicht näher
dargerstellten Getriebegehäuse
verbunden ist. Die Statoreinheit 63a umfasst eine Elektromagneteinheit 65a mit
einer Spule 66a. Die Spule 66a ist in dem Gehäuse 64a der
Statoreinheit 63a angeordnet, welche ein in das Gehäuse 64a eingebrachtes
Fenster 67a aufweist. Das Fenster 67a ist der
Ankereinheit 15a zugewandt und ist mittels einer unmagnetisierbaren
Bremsscheibe 37a abgedeckt. Die Bremsscheibe 37a bildet
eine drehfeste Bremsfläche 68a der
als Bremseinheit 20a ausgebildeten Koppeleinheit 10a.
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Die
Ankereinheit 15a ist axial verschiebbar zu der Statoreinheit 63a angeordnet.
Die Ankereinheit 15a weist eine zu der drehfest angeordneten Bremsfläche 68a korrespondierende
Reibfläche 69a auf,
die für
eine reibschlüssige
Verbindung mit der drehfesten Bremsfläche 68a vorgesehen
ist. Die Ankereinheit 15a ist in axialer Richtung 70a zwischen dem
Stellgetriebe 53a und der Statoreinheit 63a angeordnet.
Die Ankereinheit 15a ist drehfest und axial fest mit dem
Sonnenrad 57a des Stellgetriebes 53a verbunden.
Eine Verzahnung zwischen dem Sonnenrad 57a und den Planetenrädern 71a des
Stellgetriebes 53a gleicht eine axiale Verschiebung der
Ankereinheit 15a aus.
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Die
Dämpfungseinheit 11a der
Phasenverstellvorrichtung ist wirkungsgemäß zwischen der Koppeleinheit 10a und
dem Stellmittel 56a des Stellgetriebes 53a angeordnet.
in axialer Richtung 70a ist die Dämpfungseinheit 11a zwischen
dem Stellgetriebe 53a und der Statoreinheit 63a angeordnet.
Die Dämpfungseinheit 11a ist
einstückig
mit einem Teil der Ankereinheit 15a der Koppeleinheit 10a ausgebildet.
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Die
einstückig
mit der Ankereinheit 15a ausgebildete Dämpfungseinheit 11a ist
axial in Richtung der Statoreinheit 63a verschiebbar. Ein
Reibbelag 21a, 22a, 23a, 24a der
Reibfläche 69a der
Ankereinheit 15a ist auf einem Teil der Dämpfungseinheit 11a angeordnet.
Der Reibbelag 69a und die Dämpfungseinheit 11a sind
teilweise einstückig
ausgebildet. In einem Betriebszustand, in dem die Koppeleinheit 10a geschlossen
ist, wird von der an der Statoreinheit 63a angeordneten
Bremsfläche 68a ein
Bremsmoment auf die Reibfläche 69a übertragen,
die einstückig
mit der Dämpfungseinheit 11a ausgeführt ist.
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Die
Dämpfungseinheit 11a umfasst
ein Dämpfungsmittel 12a,
das mittels vier Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a ausgebildet
ist (vgl. 3). Die Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a fangen
unerwünschte
Schwingungen ab, die am Stelleingang 39a während eines
Einleitens eines Bremsmoments der als Bremseinheit 20a ausgebildeten
Koppeleinheit 10a entstehen. Die vier Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a sind
jeweils als ein Fliehkraft-Pendel ausgebildet. Die Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a sind
auf einem Schwingungsmassenträger 38a angeordnet,
der drehfest mit dem Stelleingang 39a des Stellgetriebes 53a verbunden ist.
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Die
Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a der
Dämpfungseinheit 11a
sind aus einem magnetisierbaren Material ausgestaltet und Wechselwirken mit
der Elektromagneteinheit 65a der Statoreinheit 63a.
Die vier Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a weisen
jeweils eine Ausnehmung 44a, 45a, 46a, 47a auf.
Die Ausnehmungen 44a, 45a, 46a, 47a nehmen
Führungselemente 40a, 41a, 42a, 43a des Schwingungsmassenträgers 38a auf.
Die Ausnehmungen 44a, 45a, 46a, 47a mit
den darin aufgenommenen Führungselementen 40a, 41a, 42a, 43a des Schwingungsmassenträgers 38a bilden
Aufhängepunkte 33a, 34a, 35a, 36a der
Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a.
Die Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a sind
um ihre Aufhängepunkte 33a, 34a, 35a, 36a herum
schwenkbar auf dem Schwingungsmassenträger 38a angeordnet.
In Bezug auf ihre Aufhängepunkte 33a, 34a, 35a, 36a weisen
die Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a eine
unterschiedliche Massenverteilung auf. Ein Schwerpunkt 27a, 28a, 29a, 30a der
Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a ist
versetzt zu der Ausnehmung 44a, 45a, 46a, 47a der
entsprechenden Schwingungsmasse 16a, 17a, 18a, 19a angeordnet.
Bei einer Rotation des Schwingungsmassenträgers 38a weist der Schwerpunkt 27a, 28a, 29a, 30a der
Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a fliehkraftbedingt
einen größtmöglichen
Abstand zu einer Hauptrotationsachse 14a des Schwingungsmassenträgers 38a auf.
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Aufgrund
des versetzten Schwerpunkts 27a, 28a, 29a, 30a werden
die Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a bei
einer Schwingungseinwirkung des Stelleingangs 39a ebenfalls in
eine Schwingung versetzt, die der unerwünschten Schwingungseinwirkung
des Stelleingangs 39a entgegenwirkt und diese dämpft. Die
Schwingung der Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a ist
als eine alternierende Bewegung der Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a um
ihre Aufhängepunkte 33a, 34a, 35a, 36a ausgebildet.
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Um
bei einer Einleitung eines Bremsmoments ein Verdrehen der Schwingungsmassen 16a, 17a, 18a, 19a zu
verhindern, weist der auf der entsprechenden Schwingungsmasse 16a angeordnete Reibbelag 21a zwei
Teilreibflächen 25a, 26a auf,
die in Bezug auf den Aufhängepunkt 33a der
zugeordneten Schwingungsmasse 16a korrespondierend ausgestaltet
sind. Die beiden Teilreibflächen 25a, 26a weisen
jeweils einen geometrischen Mittelpunkt 31a, 32a auf,
der entlang einer radialen, durch eine Hauptrotationsachse 14a und
den Aufhängepunkt 33a definierten
Richtung angeordnet ist (vgl. 4). Ein Produkt
aus einer Größe der Teilreibfläche 25a und einem
Abstand des geometrischen Mittelpunkts 31a zu dem Aufhängepunkt 33a ist
gleich wie ein Produkt aus einer Größe der Teilreibfläche 26a und
einem Abstand des geometrischen Mittelpunkts 32a zu dem Aufhängepunkt 34a.
Die weiteren Schwingungsmassen 17a, 18a, 19a sind
analog zu der Reibfläche 16a ausgestaltet.
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In
den 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung gezeigt. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele
ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels
in den 1 bis 4 durch den Buchstaben b in
den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels
in den 5 und 6 ersetzt. Die nachfolgende
Beschreibung beschränkt
sich im Wesentlichen auf Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen.
Bezüglich
gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen kann auf die
Beschreibung und/oder die Zeichnungen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 4 verwiesen
werden.
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5 zeigt
eine Phasenverstellvorrichtung mit einer Koppeleinheit 10b zur
Einstellung der Phasenlage und mit einer Dämpfungseinheit 11b.
Die Dämpfungseinheit 11b umfasst
ein Dämpfungsmittel 12b zur
Schwingungsdämpfung.
Zudem umfasst die Phasenverstellvorrichtung ein Stellgetriebe 53b,
das als ein 3-Wellen-Minus-Summiergetriebe ausgebildet ist. Das
Stellgetriebe 53b ist als ein Planetenradgetriebe ausgebildet
und weist ein Eingangsmittel 54b, ein Ausgangsmittel 55b und
ein Stellmittel 56b auf. Ein Sonnenrad 57b des
Stellgetriebes 53b ist drehfest mit dem Stellmittel 56b verbunden.
Ein Planetenradträger 60b des
Stellgetriebes 53b ist mit dem Eingangsmittel 54b verbunden.
Ein Hohlrad 62b des Stellgetriebes 53b ist drehfest
mit dem Ausgangsmittel 55b verbunden.
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Die
Koppeleinheit 10b der Phasenverstellvorrichtung ist als
eine Bremseinheit 20b ausgebildet. Die als Bremseinheit 20b ausgebildete
Koppeleinheit 10b umfasst eine Statoreinheit 63b und
eine Ankereinheit 15b. Sie wirkt auf das Stellmittel 56b.
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Die
Dämpfungseinheit 11b umfasst
ein Dämpfungsmittel 12b,
das als ein Zweimassen-Dämpfmittel 48b ausgebildet
ist (vgl. 6). Das Dämpfungsmittel 12b weist
eine erste Schwingungsmasse 16b und eine zweite Schwingungsmasse 17b auf.
Die Schwingungsmassen 16b, 17b sind drehbar um
eine Hauptrotationsachse 14b der Phasenverstellvorrichtung
angeordnet. Die erste Schwingungsmasse 16b ist drehfest
mit dem Stellmittel 56b des Stellgetriebes 53b verbunden.
Die zweite Schwingungsmasse 17b ist teilweise einstückig mit einem
Reibbelag 22b ausgebildet. Die zweite Schwingungsmasse 17b ist
als ein Reibbelagträger ausgebildet,
mittels dem die zweite Schwingungsmasse starr mit dem Reibbelag 22b verbunden
ist.
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Die
Dämpfungseinheit 11b weist
vier Federmittel 49b, 50b, 51b, 52b auf,
die wirkungsgemäß zwischen
den Schwingungsmassen 16b, 17b angeordnet sind
(vgl. 6). Die Federmittel 49b, 50b, 51b, 52b weisen
eine in Umfangsrichtung gerichtete Wirkstreckung auf. Mittels der
Federmittel 49b, 50b, 51b, 52b sind
die Schwingungsmassen 16b, 17b miteinander gekoppelt.
In Umfangsrichtung sind die erste Schwingungsmasse 16b und
die zweite Schwingungsmasse 17b alternierend beweglich
zueinander angeordnet. Durch die Kopplung mittels der Federmittel 49b, 50b, 51b, 52b sind
die erste Schwingungsmasse 16b und die zweite Schwingungsmasse 17b bewegungstechnisch
teilweise voneinander entkoppelt.
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Eine
mittels der Koppeleinheit 10b erzeugte Schwingungsbewegung
wirkt auf die erste Schwingungsmasse 16b. Durch die Entkopplung
mittels der Federmittel 49b, 50b, 51b, 52b wird
ein Teil der Schwingungsenergie in den Federmitteln 49b, 50b, 51b, 52b gespeichert
und zeitversetzt auf die zweite Schwingungsmasse 17b übertragen.
Durch die Kopplung der beiden Schwingungsmassen 16b, 17b wird
ein Massenträgheitsmoment
der Schwingungsmassen 16b, 17b erhöht. Die
Schwingungsbewegung der ersten Schwingungsmasse 16b wird
gedämpft
auf die zweite Schwingungsmasse 17b übertragen.
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Neben
der Dämpfung
der Schwingungen des Stelleingangs 39b gleicht die Dämpfungseinheit 11b auch
Axialbewegungen der Ankereinheit 15b aus. Die mit dem Stellmittel 56b verbundene
Schwingungsmasse 16b weist ein Lagermittel 58b auf,
mittels dem die mit dem Reibbelag 22b verbundene Schwingungsmasse 17b axial
beweglich zu der ersten Schwingungsmasse 16b angeordnet
ist. Die in Umfangsrichtung gerichteten Federmittel 49b, 50b, 51b, 52b weisen
einen Axialweg auf, um den die beiden Schwingungsmassen 16b, 17b bei
gleichzeitiger Kopplung mittels der Federmittel 49b, 50b, 51b, 52b in
axialer Richtung zueinander bewegt werden können. Mittels der Dämpfungseinheit 11b wird
ein axialer Weg zum Betätigen
der Koppeleinheit 10b bereitgestellt.