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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Fliehkraftpendel, das an einer Trägerscheibe angeordnet ist und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe ausführen kann sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Fliehkraftpendeleinrichtung.
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Zur Reduktion von Torsionsschwingungen werden auf einem rotierenden Teil des Torsionsschwingungssystems zusätzliche Massen als sogenannte Fliehkraftpendel angebracht. Diese Massen führen im Feld der Zentrifugalbeschleunigung Schwingungen auf vorgegebenen Bahnen aus, wenn sie durch Drehzahlungleichförmigkeiten angeregt werden. Durch diese Schwingungen wird der Erregerschwingung durch die Fliehkraftpendeleinrichtung zu passenden Zeiten Energie entzogen und wieder zugeführt, sodass es zu einer Beruhigung der Erregerschwingung kommt, das Pendelmasse also als Tilger wirkt. Da sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur Drehzahl sind, kann eine Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels über den ganzen Frequenzbereich der durch Drehzahlungleichheiten angeregten Schwingungen erzielt werden. Eine Fliehkraftpendeleinrichtung der betreffenden Art dient der Reduzierung von Schwingungen und Geräuschen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Eine solche Fliehkraftpendeleinrichtung umfasst wenigstens eine Pendelmasse, die beispielsweise mittels Trägerrollen oder dergleichen an einer rotierenden Trägerscheibe aufgehängt ist und entlang vorgegebener Pendelbahnen eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe ausführen kann, um hierbei einen variablen Abstand zur Rotationsachse der Trägerscheibe einzunehmen. Der Aufbau und die Funktion einer solchen Fliehkraftpendeleinrichtung ist beispielsweise in der
DE 10 2006 028 552 A1 beschrieben.
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Die Fliehkraftpendel neigen bei niedrigen Drehzahlen beispielsweise bei Start oder Stopp des Verbrennungsmotors, zu Klackergeräuschen. Die Geräusche rühren daher, dass die Fliehkraftpendel durch die Schwerkraft, die dann größer ist als die auf die Fliehkraftpendel einwirkende Fliehkraft, herunterfallen und anschlagen.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lösung zu finden, die die Geräuschentwicklung bei niedrigen Drehzahlen und/oder dem An- und Auslauf verringert.
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Dieses Problem wird durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen, Ausführungsformen oder Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das oben genannte Problem wird insbesondere gelöst durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Fliehkraftpendel, das an einer Trägerscheibe angeordnet ist und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe ausführen kann, wobei die Fliehkraftpendeleinrichtung Mittel zur Festlegung des Fliehkraftpendels in einer Ruhelage umfasst. Die Ruhelage ist vorzugsweise eine Auslenkung des Fliehkraftpendels in eine Endposition, bei der dieses gleichzeitig relativ zur im Betrieb eingenommenen Pendelbahn radial nach innen verschoben ist. Die Fliehkraftpendel werden durch die Erfindung bei Start und Stopp festgesetzt.
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Die Ruhelage ist in einer Ausführungsform der Erfindung eine radial innere Stellung oder Endstellung des Fliehkraftpendels. Dies ist also eine Stellung, die fliehkraftbedingt im regulären Betrieb nicht eingenommen wird und nur im An- oder insbesondere Auslauf erreichbar ist. Die Festlegung des Fliehkraftpendels in einer Ruhelage erfolgt unterhalb einer Mindestdrehzahl. Die Ruhelage wird vorzugsweise im Auslauf eingenommen, wobei das Fliehkraftpendel festgelegt wird. Im Anlauf wird die Festlegung vor Erreichen der Leerlaufdrehzahl wieder gelöst.
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In der Ruhelage ist in einer Ausführungsform der Erfindung eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Fliehkraftpendel und der Trägerscheibe herstellbar. Die Verbindung ist lösbar gestaltet, wobei zur Lösung eine Mindestkraft überschritten werden muss.
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Die Mittel zur Festlegung des Fliehkraftpendels in der Ruhelage umfassen in einer Ausführungsform der Erfindung eine metallische Haftverbindung. Die metallische Haftverbindung stellt ähnlich einer Klettverbindung eine formschlüssige Verbindung zwischen zwei Partnern her. Die formschlüssige Verbindung kann durch elastisches Biegen von Verbindungselementen durch Überwinden einer Losreißkraft gelöst werden. Metallische Haftverbindungen sind als metallische Klettverbindungen, beispielsweise als „Metaklett ®“, bekannt.
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Ein Teil der metallischen Haftverbindung ist in einer Ausführungsform der Erfindung an der Innenseite des Fliehkraftpendels und ein Gegenteil an einer Aufdickung der Trägerscheibe angeordnet. Der an der Innenseite des Fliehkraftpendels angeordnete Teil der metallischen Haftverbindung kann in Ausnehmungen eingelassen sein oder auf der Oberfläche angebracht sein.
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Die Mittel zur Festlegung des Fliehkraftpendels in der Ruhelage umfassen in einer Ausführungsform der Erfindung mindestens ein Wölbelement, dessen Wölbung sich unter Fliehkrafteinwirkung ändert. Das Wölbelement stellt eine form- und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Fliehkraftpendel und der Trägerscheibe her. Das Wölbelement wölbt sich in einer Ausführungsform der Erfindung in der Ruhelage in eine Einbuchtung und legt das Fliehkraftpendel formschlüssig fest. Die Einbuchtung ist vorzugsweise an einer Aufdickung der Trägerscheibe angeordnet. Die Einbuchtung kann leicht mittels Stanzen oder Prägen in die Aufdickung eingebracht werden.
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Ein pendelseitiges Teil der Mittel zur Festlegung des Fliehkraftpendels in der Ruhelage ist in einer Ausführungsform der Erfindung in das Fliehkraftpendel eingelassen. Dadurch ist die Oberfläche des Fliehkraftpendels bei nicht ausgewölbtem Wölbelement im Wesentlichen eben, sodass die Pendelbewegung nicht behindert wird.
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Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Fliehkraftpendeleinrichtung zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Fliehkraftpendel, das an einer Trägerscheibe angeordnet ist und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe ausführen kann, wobei die Fliehkraftpendeleinrichtung Mittel zur Festlegung des Fliehkraftpendels in einer Ruhelage umfasst, wobei in einer Ruhelage eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Fliehkraftpendel und der Trägerscheibe hergestellt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung in der Draufsicht in einer Betriebsstellung;
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2 den Schnitt X-X in 1;
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3 das Ausführungsbeispiel der 1 in einer Ruhestellung;
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4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung in der Draufsicht in einer Betriebsstellung;
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5 das Ausführungsbeispiel der 4 in einer Ruhestellung.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung 1 in der Draufsicht. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse R. Die Umfangsrichtung ist im Folgenden eine Drehung um die Rotationsachse R. Unter der axialen Richtung wird die Richtung parallel zur Rotationsachse R verstanden, entsprechend wird unter der radialen Richtung eine Richtung senkrecht zur Rotationsachse R verstanden. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 umfasst eine Trägerscheibe 2, die im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe 3 aufweist. Von der Kreisringscheibe 3 erstrecken sich zwei gegenüber angeordnet Ansätze 4 radial nach außen. Von den beiden Ansätzen 4 ist in 1 nur einer gezeigt, der andere ist dem gezeigten Ansatz 4 diametral auf der Kreisringscheibe 3 gegenüberliegend angeordnet. Die Ansätze 4 weisen Anlageflächen für nicht dargestellte Bogenfeder eines Zweimassenschwungrades auf. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 wird in Einbaulage zwischen einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle als Antriebswelle, und einer Kupplung, die durch eine Ausrückeinrichtung betätigbar und mit einem Getriebe gekoppelt ist, angeordnet. Die Trägerscheibe 2 hat in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig die Funktion eines Sekundärflansches des Zweimassenschwungrades. Das Zweimassenschwungrad umfasst eine Primärseite und eine Sekundärseite mit dem Sekundärflansch, die gegen die Kraft der Bogenfedern relativ zueinander verdrehbar sind. Die Trägerscheibe 2 umfasst an ihrem Innenumfang mehreren Bohrungen 5, die der Befestigung des Pendelmassenträgers 2 an weiteren Bauteilen der Sekundärmasse dienen.
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Über den Umfang der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 verteilt sind mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier, Fliehkraftpendel 6 angeordnet. Die Fliehkraftpendel 6 umfassen jeweils eine kupplungsseitige Pendelteilmassen 7a und eine getriebeseitige Pendelteilmasse 7b.
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Die kupplungsseitige Pendelteilmasse 7a und die getriebeseitige Pendelteilmasse 7b sind beiderseits der Trägerscheibe 2 angeordnet und fest miteinander verbunden. Die kupplungsseitige Pendelteilmasse 7a und die getriebeseitige Pendelteilmasse 7b werden durch mehrere Nietbolzen 8 fest miteinander verbunden. Die fest miteinander verbundenen Pendelteilmassen 7a und 7b der Fliehkraftpendel 6 sind entlang einer Kulissenführung verschiebbar oder beweglich gegenüber der Trägerscheibe 2 gelagert. Die Kulissenführung ermöglicht eine Pendelbewegung um einen Pendelmittelpunkt im Fliehkraftfeld der rotierenden Fliehkraftpendeleinrichtung 1.
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Da die Fliehkraftpendel 6 relativ zu der Trägerscheibe 2 sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung entlang der Kulissenführung verschiebbar angeordnet sind, sind in der Trägerscheibe 2 jeweils Ausschnitte eingebracht, in denen die Nietbolzen 8 spielbehaftet gegenüber der Trägerscheibe 2 angeordnet sind. Durch Nieten wird zugleich ein Abstandhalter aus Metall und ein Anschlagelement aus Gummi, die miteinander verbunden sein können, zwischen den Pendelteilmassen 7a, 7b fixiert.
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In Langlöchern 9 in den Pendelteilmassen 7 sowie in Langlöchern 10 in der Trägerscheibe 2 sind Laufrollen 11 angeordnet. Die Laufrollen 11 sind rotationssymmetrische Körper. Die Laufrollen 11 bilden in Verbindung mit den Langlöchern 9 in den Pendelteilmassen 7 und den Langlöchern 10 in der Trägerscheibe 2 eine Kulissenführung für die Fliehkraftpendel 6, die eine Bewegung der Fliehkraftpendel 6 entlang vorgegebener Bahnen relativ zur Trägerscheibe 2 ermöglichen. Die Laufbahnen der Laufrollen 11 gegenüber der Trägerscheibe 2 bzw. den Fliehkraftpendeln 6 sind so ausgelegt, dass sich der Schwerpunkt der Fliehkraftpendeln 6 auf einer Kreisbahn mit einem Radius l bewegt, wobei der Radius l der Kreisbahn einen Abstand e zur Rotationsachse R aufweist. Diese Bewegung erzeugt einen variablen Abstand des Schwerpunkts zur Rotationsachse R. Die Quadratwurzel aus dem Verhältnis Abstand e zu Radius l ist ein Maß für die Eigenkreisfrequenz des Fliehkraftpendels relativ zur Kreisfrequenz der Rotation um die Rotationsachse R. Die Eigenkreisfrequenz bzw. Tilgerfrequenz des Fliehkraftpendels ist daher proportional zur Drehzahl der Fliehkraftpendeleinrichtung. Bei Abstimmung nahe oder direkt auf die Haupterregeranordnung des Antriebsstrangs erfolgt eine Reduzierung der Schwingungsamplitude über dem gesamten Drehzahlbereich.
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2 zeigt eine Prinzipskizze eines Schnittes X-X in 1. Dargestellt ist ein Teil des Schnittes durch Langlöcher 9 in zwei Pendelteilmassen 7a, 7b und das zugehörige Langloch 10 in der Trägerscheibe 2. Die Laufrolle 11 ist selbst nicht geschnitten und daher in einer Draufsicht dargestellt. Die geometrische Ausdehnung der Pendelteilmassen 7a, 7b sowie der Trägerscheibe 2 in radialer Richtung ist nicht maßstabsgerecht zur Darstellung der 1.Beiderseits der Trägerscheibe 2 ist jeweils eine Pendelteilmasse 7a sowie eine Pendelteilmasse 7b angeordnet. Der in 2 gezeigte Schnitt geht durch die Langlöcher 9 der Pendelteilmassen 7a und 7b. Die Laufrolle 11 umfasst einen mittleren Rollenkörper 13, an den sich beiderseits äußere Rollenkörper 14a und 14b anschließen. Der Außendurchmesser d1 des mittleren Rollenkörpers 13 ist größer als die Durchmesser d2 der äußeren Rollenkörper 14a und 14b. Im Übergang des mittleren Rollenkörpers 13 auf den äußeren Rollenkörper 14a ist ein Rollenzentrierbord 15a angeordnet, entsprechend ist im Übergang des mittleren Rollenkörpers 13 auf den äußeren Rollenkörper 14b ein Rollenzentrierbord 15b angeordnet. Die Rollenzentrierborde 15a, 15b sind im Wesentlichen Teller mit einem Außendurchmesser, der größer als der Außendurchmesser d1 des mittleren Rollenkörpers 13 ist. Die Rollenzentrierborde 15a, 15b stellen zum einen einen Anschlag für die Pendelteilmassen 7a, 7b dar, der das Aufschieben der Pendelteilmassen 7a, 7b auf die Laufrollen 11 begrenzt, zum anderen sind die Rollenzentrierborde 15a, 15b beiderseits der Trägerscheibe 2 angeordnet, sodass diese die Lage der Laufrollen 11 gegenüber der Trägerscheibe 2 definieren.
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Die Langlöcher 9 weisen einen Innendurchmesser D2 auf, der größer ist als der Außendurchmesser d2 der äußeren Rollenkörper 14a, 14b, sodass Letztere spielbehaftet in den Langlöchern 9 der Pendelteilmassen angeordnet sind. Das Langloch 10 in der Trägerscheibe 2 weist einen Querschnitt D1 auf, der größer ist als der Durchmesser d1 des mittleren Rollenkörpers 13, sodass die Laufrolle 10 spielbehaftet in dem Langloch 10 angeordnet ist. Im Betrieb, das heißt, bei einer Rotation der Fliehkraftpendeleinrichtung 1, werden die Fliehkraftpendel 6 und damit die Pendelteilmassen 7a, 7b und die Laufrolle 11 radial nach außen, das ist in der Darstellung der 3 in Richtung des Pfeils 12, gedrückt. Die Zentrierborde 14a und 14b bewirken dabei eine Zentrierung des Fliehkraftpendels 6 gegenüber der Trägerscheibe 2.
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1 zeigt eine Betriebsstellung der Fliehkraftpendeleinrichtung 1, bei der die Fliehkraftpendel 6 frei pendeln können. Bei geringer Drehzahl können die Fliehkraftpendel unter dem Einfluss der Schwerkraft, die dann größer sein kann als die Fliehkraft, nach unten fallen.
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An der Innenseite der Pendelteilmassen 7a, 7b der Fliehkraftpendel 6 sind jeweils Haftbänder 16 für einemetallische Haftverbindungangeordnet. An Aufdickungen 18a, 18b beiderseits der Trägerscheibe 2 sind ebenfalls Haftgegenbänder 17 für einemetallische Haftverbindung angeordnet. Metallische Klettverbindungen sind Band- oder Flächenhaftverschlüsse aus metallischem Material, die eine lösbare Verbindung ähnlich einer sogenannten Klettverbindung, die oft aus Kunststoff oder einer Kombination von Metallhaken und Kunststoffösen bestehen, herstellen können. Metallische Klettverbindungen sind beispielsweise als „Metaklett ®“ bekannt. Die Haftbänder 16 und Haftgegenbänder 17 können unterschiedliche Bauteile, ähnlich einer Kombination Stecker und Buchse, sein, können aber auch gleiche Bauteile ähnlich geschlechtsloser Stecker sein.
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Die metallische Haftverbindung umfasst zwei Verbindungsteile, die Haftbänder 16 und Haftgegenbänder 17, von denen jeweils eines an dem Fliehkraftpendel 6 bzw. den Pendelteilmassen 7a, 7b angeordnet ist und der andere Verbindungsteil an der Trägerscheibe angeordnet ist.
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Die Haftbänder 16 sind in die Oberfläche der Pendelteilmassen 7a, 7b eingelassen. Die Haftgegenbänder 17 sind auf die Oberfläche der Aufdickungen 18a, 18b aufgebracht oder ebenfalls in diese eingelassen. Die Haftbänder 16 kommen mit den Haftgegenbändern 17 in einer der Endstellungen der Fliehkraftpendel 6 in Kontakt. In der Endstellung sind die Fliehkraftpendel 6 zum einen maximal in Umfangsrichtung ausgelenkt und zum anderen in einer radial inneren Position. Die Endstellung, in der die Haftbänder 16 mit den Haftgegenbänder 17 in Kontakt sind, ist in 3 dargestellt. In dieser Stellung gehen die Haftbänder 16 mit den Haftgegenbändern 17 eine Verbindung ein, die unter Kraftaufwand wieder gelöst (abgerissen) werden kann. Die Kraft zum Lösen der Verbindung (Lösekraft) wird durch die auf die Fliehkraftpendel einwirkende Fliehkraft aufgebracht. Oberhalb einer Losreissdrehzahl wird die Verbindung zwischen den Haftbändern 16 und den Haftgegenbändern 17 losgerissen bzw. gelöst. Im Auslauf der Fliehkraftpendeleinrichtung fallen die Fliehkraftpendel unterhalb einer Mindestdrehzahl, die vorzugsweise unterhalb der Leerlaufdrehzahl liegt, bei ihrer Pendelbewegung zufällig auch einmal in die Endstellung, in der die Haftbänder 16 und die Haftgegenbänder 17 eine Verbindung eingehen, sodass die Fliehkraftpendel 6 gegenüber der Trägerscheibe festgelegt sind. Wird beispielsweise beim Anlassen des Verbrennungsmotors die Leerlaufdrehzahl erreicht und dadurch die Losreissdrehzahl überschritten, so wird die Verbindung zwischen Haftbändern 16 und Haftgegenbändern 17 gelöst, sodass die Fliehkraftpendel wieder frei pendeln können.
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Die 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung. Bei dieser sind an der Innenseite der Pendelteilmassen statt der Haftbänder 16 Wölbelemente 19 angeordnet, an den Aufdickungen 18a, 18b sind statt der Haftgegenbänder 17 Einbuchtungen 20 angeordnet. Die Einbuchtungen 20 sind beispielsweise Ausnehmungen in Form von Kreisausschnitten oder Kugelkappen. Die Wölbelemente 19 werden unter Fliehkrafteinfluss elastisch in eine erste Wölbungsgestaltverformt, in der die den Aufdickungen 18a, 18b zugewandte Seite eine radial äußere Stellung einnimmt und beispielsweise eben ist. Bei geringerer Fliehkraft wölbt sich die den Aufdickungen 18a, 18b zugewandte Seite radial nach innen, sodass diese auf die Aufdickungen 18a, 18b zu geformte konvexe Ausbuchtungen 21 bilden. In der Endstellung, wie diese in 5 dargestellt ist, ragen die konvexen Ausbuchtungen 21 der Wölbelemente 19 in die konkaven Einbuchtungen 20 der Aufdickungen 18a, 18b ragen. Die Einbuchtungen 20 und die Ausbuchtungen 21 bilden in Umfangsrichtung eine formschlüssige Verbindung zwischen den Pendelteilmassen 7a, 7b und den Aufdickungen 18a, 18b und damit zwischen den Fliehkraftpendeln 6 und der Trägerscheibe. Unterschreitet die Drehzahl der Fliehkraftpendeleinrichtung eine untere Drehzahl, so bilden die Wölbelemente 19 die Ausbuchtungen 21 aus, sodass die Fliehkraftpendel bei erreichen der entsprechenden Endstellung festgehalten werden. Wird die untere Drehzahl überschritten, so bilden sich die Ausbuchtungen 21 zurück und die Fliehkraftpendel können wieder frei pendeln.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 2
- Pendelmassenträger
- 3
- Kreisringscheibe
- 4
- Ansätze
- 5
- Bohrungen
- 6
- Fliehkraftpendel
- 7a, 7b
- Pendelmasse
- 8
- Nietbolzen
- 9
- Langlochin Pendelteilmasse
- 10
- Langlochin Trägerscheibe
- 11
- Laufrolle
- 12
- Pfeil
- 13
- mittlerer Rollenkörper
- 14a, 14b
- äußere Rollenkörper
- 15a, 15b
- Rollenzentrierborde
- 16
- Haftband
- 17
- Haftgegenband
- 18
- Aufdickung
- 19
- Wölbelement
- 20
- Einbuchtung
- 21
- Ausbuchtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028552 A1 [0002]
