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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungstilger, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem um eine Drehachse drehbaren Innenträger, einem zu dem Innenträger koaxialen Massering, der in einem radialen Abstand zu dem Innenträger angeordnet ist, einer Mehrzahl von Federelementen, die den Innenträger und den Massering miteinander verbinden, und wenigstens einer Anschlagformation, die einander zugewandte Anschlagflächen aufweist, die zur Begrenzung der Verdrehung des Masserings relativ zu dem Innenring zusammenwirken.
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Derartige Schwingungstilger sind aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in
DE 43 07 583 A1 offenbart.
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DE 43 07 583 A1 offenbart einen Drehschwingungstilger mit einem Tragkörper und einen um den Tragkörper koaxial angeordneten Schwungring. Der Tragkörper und der Schwungring sind über elastische Federelemente miteinander verbunden. An der äußeren Mantelfläche des Tragkörpers sind drei gegeneinander versetzte Vorsprünge anvulkanisiert, die gegenüber der inneren Mantelfläche des Schwungrings radiales Spiel haben. Die Vorsprünge sind zwischen je zwei an der inneren Mantelfläche des Schwungrings anvulkanisierten Anschlägen angeordnet. Die Vorsprünge und die Anschläge begrenzen die Verdrehung des Schwungrings relativ zu dem Tragkörper.
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Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungstilgern ist, dass die Vorsprünge und Anschläge, die die Verdrehung des Schwungrings bzw. Masserings relativ zum Tragkörper begrenzen, schwingungstechnisch passive Bauteile sind, die keinen Einfluss auf das Schwingungsverhalten des Schwingungstilgers haben.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schwingungstilger der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, mit dem das Schwingungsverhalten gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungstilger verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit einem Schwingungstilger der eingangs bezeichneten Art gelöst, bei dem wenigstens eine der Anschlagflächen wenigstens einen Kontaktvorsprung aufweist, der in Richtung der dieser Anschlagfläche zugewandten Anschlagfläche vorsteht.
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Bei dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger wird durch die konstruktive Gestaltung der Anschlagflächen mit einem wenigstens einen Kontaktvorsprung erreicht, dass die Resonanzfrequenz des Schwingungstilgers von der Anregungsamplitude nahezu vollständig entkoppelt wird, d. h. weitestgehend unabhängig von der Anregungsamplitude ist. Dies liegt in der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers begründet, bei dem bei sehr kleinen Anregungsamplituden ausschließlich die Federelemente zur Begrenzung der Verdrehung des Masserings relativ zu dem Innenträger wirken, so dass die beiden einander zugewandten Anschlagflächen, von denen wenigstens eine einen Kontaktvorsprung aufweist, nicht miteinander in Berührung kommen.
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Wird die auf den Schwingungstilger einwirkende Anregungsamplitude größer, so gelangen die beiden einander zugewandten Anschlagflächen über den Kontaktvorsprung miteinander in Kontakt. Durch diesen Kontakt zwischen den einander zugewandten Anschlagflächen wird die Federsteifigkeit des Drehschwingungstilgers insgesamt erhöht, und ein Frequenzabfall kann auch bei höheren Anregungsamplituden vermieden werden.
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Ferner ermöglicht der Kontaktvorsprung an einer Anschlagfläche bei steigender Anregungsamplitude, d. h. bei zunehmendem Verdrehwinkel zwischen dem Massering und den Innenträgern, eine definiert steigende Steifigkeitszunahme des Schwingungstilgers, wodurch ein Frequenzabfall auch bei höheren Anregungsamplituden nahezu stufenlos ausgeglichen werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Querschnitt des wenigstens einen Kontaktvorsprungs sich in Richtung der ihm zugewandten Anschlagfläche verkleinert. Mit einem derartigen Querschnitt des Kontaktvorsprungs steigt die Steifigkeit stetig an, sobald der Kontaktvorsprung mit der ihm zugewandten, jeweils anderen Anschlagfläche in Berührung kommt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht der wenigstens eine Kontaktvorsprung der wenigstens einen Anschlagfläche glockenkurvenförmig in Richtung der jeweils anderen Anschlagfläche vor. Aufgrund des sich ausgehend vom Scheitelpunkt der Glockenkurvenform des Kontaktvorsprungs verbreiternden Querschnitts des Kontaktvorsprungs nimmt die Steifigkeit des Schwingungstilgers unter Deformation des Kontaktvorsprungs stufenlos zu, bis der Kontaktvorsprung nahezu vollständig deformiert ist und die Steifigkeit des Schwingungstilgers am größten wird.
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Natürlich ist die Form des Kontaktvorsprungs nicht auf die Form einer Glockenkurve beschränkt, sondern es sind auch andere Formen für den Kontaktvorsprung denkbar.
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Demnach kann erfindungsgemäß der wenigstens eine Kontaktvorsprung auch halbkugelförmig ausgebildet sein.
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Um die Verdrehung des Masserings relativ zu dem Innenträger effektiv begrenzen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die wenigstens eine Anschlagformation wenigstens einen radial einwärts von der Innenumfangsfläche des Masserings vorspringenden Anschlagkörper und von wenigstens einem von der Außenumfangsfläche des Innenträgers vorspringenden Gegenanschlagkörper gebildet wird, die zur Begrenzung der Verdrehung des Masserings relativ zu dem Innenträger zusammenwirken.
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Der wenigstens eine Gegenanschlagkörper weist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung jeweils wenigstens eine Gegenanschlagfläche auf, die den Anschlagflächen der Anschlagkörper des Masserings zugewandt ist. Mit anderen Worten weist der Gegenanschlagkörper beidseitig Gegenanschlagflächen auf, die jeweils einer Anschlagfläche eines Anschlagkörpers des Masserings zugewandt sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die wenigstens eine Anschlagfläche der Anschlagkörper der wenigstens einen Anschlagformation wenigstens einen Kontaktvorsprung auf, der in Richtung der wenigstens einen Gegenanschlagfläche des Gegenanschlagkörpers vorsteht. Die Anschlagkörper der Anschlagformation weisen demnach jeweils wenigstens eine Anschlagfläche mit einem Kontaktvorsprung auf, der in Richtung der ihnen zugewandten Gegenanschlagfläche des zwischen den Anschlagkörpern angeordneten Gegenanschlagkörpers vorsteht.
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Alternativ zu der voranstehend beschriebenen Gestaltung der Anschlagformationen kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Gegenanschlagfläche des Gegenanschlagkörpers der wenigstens einen Anschlagformation wenigstens einen Kontaktvorsprung aufweist, der in Richtung der wenigstens einen Anschlagfläche der Anschlagkörper einer Anschlagformation vorsteht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Anschlagformation von wenigstens einem Rücksprung in dem Massering und wenigstens einer Umfangsfläche des Innenträgers gebildet werden.
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In diesem Zusammenhang kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass wenigstens eine Seitenwand des wenigstens einen Rücksprungs eine Anschlagfläche und die wenigstens eine Umfangsfläche des Innenträgers eine Gegenanschlagfläche bildet, wobei der wenigstens eine Kontaktvorsprung an der wenigstens einen Seitenwand vorgesehen ist. Es ist natürlich auch denkbar, den Kontaktvorsprung an einer der Umfangsflächen des Innenträgers vorzusehen.
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Erfindungsgemäß sind die Anschlagformationen um einen vorbestimmten Winkel zur Drehachse des Schwingungstilgers zueinander versetzt angeordnet, insbesondere in einem Winkel von 120°.
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Zur radialen Abstützung des Masserings sind bei dem erfindungsgemäßen Drehschwingungstilger eine Mehrzahl von Gleitkörpern vorgesehen, die auf einem Dämpfungskörper angeordnet sind.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Schwingungstilger der vorstehend beschriebenen Art.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:
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1 eine Vorderansicht eines Schwingungstilgers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 einen vergrößerten Ausschnitt A der Vorderansicht gemäß 1, die eine Anschlagformation des Schwingungstilgers gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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3 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie I-I aus 1;
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4 eine Vorderansicht eines Schwingungstilgers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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5 einen vergrößerten Ausschnitt A der Vorderansicht gemäß 4, die eine Anschlagformation des Schwingungstilgers gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt; und
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6 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IV-IV aus 4.
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1 zeigt eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Schwingungstilgers, der allgemein mit 10 bezeichnet ist. Der Schwingungstilger 10 weist einen um eine Drehachse M drehbaren, gelochten Innenträger 12 auf, um den mit radialem Abstand ein Massering 14 im Wesentlichen koaxial angeordnet ist. Der Innenträger 12 und der zu diesem Innenträger 12 koaxiale Massering 14 sind über Federelemente 16 miteinander verbunden. Der Innenträger 12 weist Öffnungen 13 auf, mit denen der Schwingungstilger 10 an einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs befestigt werden kann. Eine Öffnung O kann zur Aufnahme eines Wellenabschnitts (nicht gezeigt) beispielsweise der Getriebeausgangswelle dienen.
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Zwischen dem Innenträger 12 und dem Massering 14 erkennt man ferner die Anschlagformationen 18, die von Anschlagkörpern 20 und von einem Gegenanschlagkörper 22 gebildet werden. Die radial einwärts vorstehenden Anschlagkörper 20 sind an einer Innenumfangsfläche 24 des Masserings 14 vorgesehen, und in regelmäßigen Winkelabständen um die Drehachse M herum angeordnet. Der Gegenanschlagkörper 22 erstreckt sich ausgehend von einer Außenumfangsfläche 26 des Innenträgers 12 radial auswärts.
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Wie man aus 1 weiter erkennt, ist der Gegenanschlagkörper 22 an dem Innenträger 12 zwischen den beiden Anschlagkörpern 20 vorgesehen, da die Anschlagkörper 20 in Umfangsrichtung des Masserings 14 voneinander beabstandet sind. Die derart angeordneten Anschlagkörper 20 und der zwischen ihnen vorgesehene Gegenanschlagkörper 22 wirken zur Begrenzung einer Relativverdrehung des Masserings 14 relativ zu dem Innenträger 12 zusammen.
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In 1 sind zudem Gleitkörper 28 erkennbar, die einem Dämpfungskörper 30 zugeordnet sind. Die Dämpfungskörper 30 sind ihrerseits wiederum an der Außenumfangsfläche 26 des Innenträgers 12 angebracht, bevorzugt durch Anvulkanisieren. Die Gleitkörper 28 legen sich an die Innenumfangsfläche 24 des Masserings 14 an, können jedoch im Betrieb des Schwingungstilgers 10 relativ zu dieser verlagert werden.
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Die Gleitkörper 28 mit den Dämpfungskörpern 30 sind in regelmäßigen Winkelabständen zueinander versetzt angeordnet, um Unwuchterscheinungen bei in radialer Richtung auftretenden Schwingungen zu unterbinden. Die Federelemente 16 sind mit einem Winkel von 60° zueinander versetzt um den Umfang des Schwingungstilgers 10 angeordnet. Die Anschlagformationen 18 des Schwingungstilgers 10 sind ebenso wie die Gleitkörper 28 mit den Dämpfungskörpern 30 in regelmäßigen Winkelabständen zueinander versetzt angeordnet.
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1 zeigt ferner bereits andeutungsweise die Kontaktvorsprünge 32 der Anschlagkörper 20, auf die mit Bezug auf 2 näher eingegangen wird.
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2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt A der Vorderansicht gemäß 1, in dem insbesondere die Anschlagformation 18 erkennbar ist.
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Die Anschlagformationen 18 werden von zwei von der Innenumfangsfläche 24 des Masserings 14 radial einwärts vorspringenden Anschlagkörpern 20 und einem an der Außenumfangsfläche 26 des Innenträgers 12 vorgesehenen Gegenanschlagkörper 22 gebildet. Die Anschlagkörper 20 sind zueinander in Umfangsrichtung des Schwingungstilgers 10 versetzt, so dass der Gegenanschlagkörper 22 zwischen die beiden Anschlagkörper 20 hineinragen kann.
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Die Anschlagkörper 20 weisen jeweils eine Anschlagfläche 34 auf. Der Gegenanschlagkörper 22 umfasst zwei Gegenanschlagflächen 22a und 22b, die jeweils einer der Anschlagflächen 34 der Anschlagkörper 20 zugewandt sind. Die Anschlagflächen 22a, 22b des Gegenanschlagkörpers 22 und die Anschlagflächen 34 der Anschlagkörper 20 wirken zur Begrenzung der Verdrehung zwischen Innenträger 12 und Massering 14 zusammen. Mit anderen Worten wirken die Anschlagflächen 34 und die Gegenanschlagflächen 22a und 22b zum Begrenzen der Amplitude der Schwingungen des Masserings 14 relativ zum Innenträger 12 zusammen.
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In 2 erkennt man deutlich den Kontaktvorsprung 32 an den Anschlagflächen 34 der Anschlagkörper 20. Der Kontaktvorsprung 32 steht ausgehend von der Anschlagfläche 34 der Anschlagkörper 20 in Richtung der Gegenanschlagflächen 22a und 22b des Gegenanschlagkörpers 22 vor.
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Der Kontaktvorsprung 32 ist glockenkurvenförmig ausgebildet, so dass sich sein Querschnitt ausgehend vom Scheitelpunkt S der Glockenkurvenform stetig in Richtung der Anschlagfläche 34 des Anschlagkörpers 20 verbreitert. Durch die Glockenkurvenform der Kontaktvorsprünge 32 wird erreicht, dass der Schwingungstilger 10 ein verbessertes Schwingungsverhalten bei unterschiedlichen Anregungsamplituden aufweist.
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Wie insbesondere aus 2 erkennbar ist, wird im Betrieb des Schwingungstilgers 10 bei kleineren Anregungsamplituden der Kontaktvorsprung 32 an der Anschlagfläche 34 der Anschlagkörper 20 nicht mit den Gegenanschlagflächen 22a und 22b des Gegenanschlagkörpers 22 in Berührung kommen, so dass das Schwingungsverhalten des Schwingungstilgers 10 im Bereich von kleinen Anregungsamplituden nahezu ausschließlich von den Federelementen 16 bestimmt wird, d. h. die Federelemente begrenzen die Amplitude.
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Wird die Anregungsamplitude im Betrieb des Schwingungstilgers 10 jedoch größer, gelangt der Kontaktvorsprung 32 in Kontakt mit den Gegenanschlagflächen 22a und 22b des Gegenanschlagkörpers 22, wodurch sich die Steifigkeit des Schwingungstilgers 10 erhöht. Da bei steigender Anregungsamplitude auch die Verdrehung des Masserings 14 relativ zum Innenträger 12 zunimmt, kann durch die Glockenkurvenform des Kontaktvorsprungs 32 eine stetig steigende Steifigkeitszunahme des Schwingungstilgers 10 eingestellt werden, wodurch ein Frequenzabfall aufgrund der höheren Anregungsamplituden stufenlos ausgeglichen wird.
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Mit anderen Worten wird der Kontaktvorsprung 32 bei größeren Anregungsamplituden stärker deformiert, wodurch sich aufgrund der Glockenkurvenform des Kontaktvorsprungs 32 die Steifigkeit des Schwingungstilgers 10 nahezu stufenlos erhöht.
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3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie I-I in 1, in der wiederum der Kontaktvorsprung 32 erkennbar ist. Der Kontaktvorsprung 32 ist zentral an der Anschlagfläche 34 des Anschlagkörpers 20 angeordnet und erstreckt sich in Richtung der Drehachse M auf der Anschlagfläche 34.
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Ferner sind in 3 die Gleitkörper 28 und die Dämpfungskörper 30 gezeigt, wobei der Gleitkörper 28 an der Innenumfangsfläche 24 des Masserings 114 anliegt.
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4 zeigt eine Vorderansicht eines Schwingungstilgers 110 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Der Innenträger 112 ist hier im Wesentlichen in Form eines gelochten Dreiecks ausgeführt, wobei Umfangsflächen 136 des Innenträgers 112 abgerundet sind. Der Massering 114 weist radiale Rücksprünge 138 auf. Der Innenträger 112 und der Massering 114 sind wie bei den voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen über Federelemente 116 verbunden. Die Federelemente 116 erstrecken sich stegartig zwischen dem Innenträger 112 und dem Massering 114 sind jedoch bei dieser Ausführungsform, anders als bei den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen, sich schräg zwischen den Rücksprüngen 138 und den Umfangsflächen 136 des Innenträgers 112 vorgesehen. Die Rücksprünge 138 sind um 120° zueinander versetzt angeordnet.
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Ferner erkennt man an dem Massering 114 die elastomere Dämpfungsschicht 140, die einstückig mit den Federelementen 116 ausgeführt ist. Die elastomere Dämpfungsschicht 114 weist im Bereich des Rücksprungs 138 einen Gleitkörper 130 auf. An seinen Umfangsflächen 136 weist der Innenträger 112 ebenfalls eine Dämpfungsschicht 142 auf, die mit einem Gleitkörper 144 verbunden ist. Die Gleitkörper 130 des Masserings 114 und die Gleitkörper 144 an dem Innenträger 112 sind derart angeordnet, dass sie zueinander korrespondieren. Mit anderen Worten gleiten die Gleitkörper 130, 144 bei einer Relativdrehung zwischen Innenträger 112 und Massering 414 aufeinander. Die Gleitkörper 130, 144 sind um 120° zueinander versetzt in den Rücksprüngen 138 angeordnet.
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Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform wird die Anschlagsformation 118 von den Rücksprüngen 138 des Masserings 114 und den Umfangsflächen 136 des Innenträgers 112 gebildet. Der Innenträger 112 steht dabei in den Rücksprung 138 steht, wodurch die Seitenwände 146 des Rücksprungs 138 als Anschlag für den Innenträger 112 in Umfangsrichtung dienen, um eine Relativdrehung zwischen Innenträger 112 und Massering 114 zu begrenzen. An den Seitenwänden 146 sind bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Kontaktvorsprünge 132 vorgesehen, d. h. die Seitenwände des Masserings 114 bilden bei dieser Ausführungsform die Anschlagflächen. An die Kontaktvorsprünge 132 kann sich der Innenträger 112 mit seiner Umfangsfläche 136 anlegen und diese bei steigender Verdrehung des Masserings 114 relativ zum Innenträger 112 deformieren. Die Umfangsfläche 136 des Innenträgers 112 wirkt bei dieser Ausführungsform entsprechend als Gegenanschlagfläche. Die Kontaktvorsprünge stehen hier von den Seitenwänden 146 des Rücksprungs 138 in Richtung der Umfangflächen 136 des Innenträgers 112 vor. Mit anderen Worten legt sich Innenträger 112 nach der vorbestimmten Amplitude zwischen Innenträger 112 und Massering 114 an die Kontaktvorsprünge 132 des Rücksprungs 138 an, wodurch die Steifigkeit des Schwingungstilgers 110 ansteigt. Die Kontaktvorsprünge 132 gemäß dieser Ausführungsform sind halbkugelförmig ausgebildet.
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5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts A aus 4
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Man erkennt in 5 deutlich die halbkugelförmigen Kontaktvorsprünge 132 an den Seitenwänden 146 der Rücksprünge 138, die in Richtung der Umfangsfläche 136 des Innenträger 112 vorstehen.
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Ähnlich wie bei der mit Bezug auf die 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsform, wird im Betrieb des Schwingungstilgers 110 bei kleineren Anregungsamplituden der Kontaktvorsprung 132 an der Seitenwand 146 des Rücksprungs 136 nicht mit den als Gegenanschlagflächen wirkenden Umfangsflächen 136 des Innenträger 136 in Berührung kommen, so dass das Schwingungsverhalten des Schwingungstilgers 110 im Bereich von kleinen Anregungsamplituden nahezu ausschließlich von den Federelementen 116 bestimmt wird, d. h. die Federelemente 116 begrenzen die Amplitude.
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Wird die Anregungsamplitude im Betrieb des Schwingungstilgers 110 jedoch größer, gelangt der Kontaktvorsprung 132 in Kontakt mit den Seitenwänden 146 des Innenträgers 112, wodurch die Steifigkeit des Schwingungstilgers 110 erhöht wird. Da bei steigender Anregungsamplitude auch die Verdrehung des Masserings 114 relativ zum Innenträger 112 zunimmt, kann über die halbkugelförmigen Kontaktvorsprünge 132 eine stetig steigende Steifigkeitszunahme des Schwingungstilgers 110 eingestellt werden, wodurch ein Frequenzabfall aufgrund der höheren Anregungsamplituden stufenlos ausgeglichen wird.
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Bei vergleichender Betrachtungsweise der 4 mit der eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IV-IV aus 4 darstellenden 6 erkennt man, dass der Innenträger 112 bzw. seine Umfangsflächen 136 mit der elastomeren Dämpfungsschicht 142 überzogen sind, die einstückig mit den Federelemente 116 ausgebildet ist.
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Aus der Schnittansicht 6 werden zudem korrespondierend ausgebildeten Gleitkörper 130 und 144 ersichtlich, die jeweils über die Dämpfungsschichten 140 und 142 mit dem Innenträger 112 bzw. dem Massering 114 verbunden sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4307583 A1 [0002, 0003]
