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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Trägerteil und über den Umfang verteilt an diesem in einer Ebene senkrecht zur Drehachse pendelnd aufgehängten Pendelmassen.
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Fliehkraftpendel sind aus Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen hinreichend bekannt. Hierbei ist um eine Drehachse beispielsweise einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes oder dergleichen ein Trägerteil verdrehbar aufgenommen. An dem Trägerteil sind über den Umfang verteilt Pendelmassen an dem Trägerteil angeordnet, die in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse gegenüber dem Trägerteil pendelnd an dem Trägerteil aufgehängt sind. Durch diese pendelnde Aufhängung bilden die Pendelmassen im Fliehkraftfeld des drehenden Trägerteils einen drehzahladaptiven Drehschwingungstilger, indem die Pendelmassen durch entsprechende Auslenkung dem Antriebsstrang während Drehmomentspitzen Energie entziehen und bei Drehmomentminima zuführen.
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Beispielsweise können – wie aus der
WO2014/082629 A1 bekannt – axial zwischen zwei Seitenteilen, die das Trägerteil bilden, über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet sein. Alternativ können – wie aus der
DE 10 2012 221 949 A1 bekannt – Pendelmassenteile beidseitig des Trägerteils angeordnet sein. Axial gegenüber liegende Pendelmassenteile sind dabei mittels Verbindungsmitteln miteinander zu Pendelmassen verbunden, wobei die Verbindungsmittel entsprechend ausgesparte Ausnehmungen des Trägerteils durchgreifen.
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Ein Fliehkraftpendel kann – wie beispielsweise anhand der oben genannten Druckschriften
WO2014/082629 A1 ,
DE 10 2012 221 949 A1 offenbart – an einem Einmassenschwungrad, beispielsweise einem aus Blech hergestellten Einmassenschwungrad vorgesehen sein. Wie beispielsweise aus den Druckschriften
WO2014/023303 A1 und
DE 10 2013 201 981 A1 bekannt, können ein oder mehrere Fliehkraftpendel an einem Drehschwingungsdämpfer, entsprechend der Druckschrift
WO2014/114 280 A1 an einer Kupplungsscheibe, entsprechend der Druckschrift
EP 2 600 030 A1 an einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, an einem Gehäuse einer Reibungskupplung oder an ähnlichen Stellen des Antriebsstrangs vorgesehen sein. Hierbei ist die Isolationswirkung neben dem Schwingwinkel von der Masse der Pendelmassen abhängig. Die räumliche Ausbildung ist durch den vorgegebenen Bauraum des Fliehkraftpendels begrenzt.
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Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Fliehkraftpendels mit verbesserter Isolationswirkung in einem vorgegebenen Bauraum.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel enthält ein um eine Drehachse verdrehbar angeordnetes Trägerteil und über den Umfang verteilt an diesem in einer Ebene senkrecht zur Drehachse pendelnd aufgehängte Pendelmassen. Um die Isolationswirkung des Fliehkraftpendels in einem vorgegebenen Bauraum zu erhöhen, wird die Masse der Pendelmassen erhöht, hierzu weisen die Pendelmassen eine größere Dichte als die Dichte von herkömmlich zur Ausbildung der Pendelmasse verwendetem Stahl auf. Hierbei ist davon auszugehen, dass die Dichte der herkömmlich verwendeten Stahlmaterialien kleiner als 8 kg/dm3 beträgt. Durch die proportionale Zunahme der Masse beziehungsweise der daraus resultierenden Massenträgheit im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Trägerteils kann bei Dichten der Pendelmassen größer 8 kg/dm3 eine abhängig von der zunehmenden Dichte eine steigende Isolationswirkung des Fliehkraftpendels vorgesehen werden.
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Die Pendelmassen sind dabei exzentrisch zur Drehachse pendelnd beispielsweise mittels Schwenklagern aufgehängt und nehmen unter Fliehkrafteinwirkung ihre Arbeitsposition ein, die durch die Drehschwingungen unter Energieaufnahme verstimmt wird, so dass ein tilgender Effekt auftritt. Die Schwenklager bilden dabei eine vorgegebene Pendelbewegung ab, die kreisbogenförmig oder in nahezu jeder beliebigen Form ausgebildet, beispielsweise gegenüber der Kreisbogenform so verstimmt, beispielsweise endseitig mit verringertem Radius versehen sein kann, dass Anschläge der Pendelmassen an den maximalen Schwingwinkeln unwahrscheinlich sind. Die Schwenklager werden beispielsweise mittels Ausnehmungen in dem Trägerteil und in den Pendelmassen dargestellt, wobei an den Ausnehmungen entsprechend ausgebildete Laufbahnen vorgesehen sind, auf denen die Laufbahnen übergreifende Wälzkörper wie Rollen oder dergleichen abwälzen.
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Die Aufhängung der Pendelmassen kann im einfachsten Fall im Sinne eines Fadenpendels erfolgen, es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, die Pendel jeweils an zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Schwenklagern bifilar an dem Trägerteil aufzuhängen. Hierbei kann eine einer parallelen Anordnung der Pendelfäden entsprechende Pendelbewegung vorgesehen sein. Bevorzugt wird eine einer trapezförmigen Anordnung der Pendelfäden entsprechende Pendelführung vorgeschlagen, bei der die Pendelmassen zusätzlich während der Pendelbewegung eine Eigenrotation ausführen, so dass eine zusätzliche Massenträgheit und damit eine verbesserte Isolationswirkung vorgesehen werden kann.
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Die Dichte der Pendelmassen kann durch Verwendung von Werkstoffen mit höherer Dichte, beispielsweise Hartmetall oder Hartmetalllegierungen, beispielsweise aus Wolfram oder Wolframlegierungen erhöht sein. Beispielsweise weisen Wolfram und dessen Legierungen, beispielsweise Densimet® der Firma Plansee SE Dichten zwischen 17 und 19 kg/cm3 auf und verbessern damit die Isolationswirkung bei vollständiger Ausbildung der Pendelmassen aus derartigen Werkstoffen wie Materialien um mehr als das Zweifache. In diesem Fall sind die Pendelmassen vollständig aus diesen Materialen hergestellt, wobei die Ausnehmungen mit den Laufbahnen zur Bildung der Schwenklager aus diesem Werkstoff gebildet sind.
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Aufgrund des großen Dichteunterschiedes dieser Werkstoffe gegenüber Stahl können die Pendelmassen lediglich einen Anteil an diesen Werkstoffen enthalten, wobei der verbleibende Anteil, beispielsweise zur Ausbildung mechanischer Funktionen der Pendelmassen wie die Ausbildung der Ausnehmungen und Laufbahnen in herkömmlicher Weise aus Stahl gebildet sind.
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Gemäß vorteilhafter Ausführungsformen kann ein Grundkörper der Pendelmassen aus Stahl hergestellt sein. In diesen Grundkörper kann zumindest ein Inlay mit einer größeren Dichte als der Dichte von Stahl verliersicher eingebracht sein. Auf diese Weise kann bei im Wesentlichen beibehaltenen äußeren Abmessungen aus den Dichten des Grundkörpers aus Stahl und der höheren Dichte des Inlays eine mittlere Dichte gebildet werden, die über der Dichte des Stahls liegt.
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Beispielsweise kann der Grundkörper als Schale ausgebildet sein, wobei das zumindest eine Inlay in die Schale eingebracht ist. Hierbei kann ein an das Innenvolumen angepasstes Inlay in die Schale eingepresst und/oder in anderer Weise mit dem Grundkörper stoff-, form- und/oder reibschlüssig verbunden sein.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Schale ein geschlossenes Innenvolumen für das Inlay bilden, wobei die Schale aus zwei aneinander gelegten und miteinander verbundenen Schalenteilen gebildet ist. Die Schalenteile können miteinander verschweißt, verrastet oder in anderer Weise miteinander verbunden sein. Die Schalen und Schalenteile können beispielsweise aus Stahlblech unter Anwendung von Stanzund Umformverfahren hergestellt sein. Hierbei sind die Ausnehmungen und Laufbahnen zur Ausbildung der Schwenklager bevorzugt in dem Grundkörper ausgebildet, können jedoch im Grundkörper und in dem Inlay oder ausschließlich in dem Inlay vorgesehen sein.
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Alternativ oder zusätzlich zur schalenförmigen Ausbildung kann in den Pendelmassen zumindest eine Ausnehmung zur Erhöhung der Dichte der Pendelmassen eingebracht sein, wobei in eine derartige Ausnehmung ein Inlay mit größerer Dichte eingebracht und mit der Pendelmasse reib-, stoff- und/oder formschlüssig verbunden ist. Es versteht sich, dass unter Stoffschluss auch Verklebungen in jeder Form zu verstehen sind.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform einer Pendelmasse mit höherer Dichte kann der Grundkörper aus im Wesentlichen planem Stahlblech hergestellt sein, wobei in dem Stahlblech die Ausnahmen mit den Laufbahnen angeprägt sind, indem beispielsweise aus dem Material der gebildeten Ausnehmungen die Laufbahnen durch axiales Umformen gebildet werden. Hierbei werden die Inlays, das heißt beispielsweise ein Inlay pro Grundkörper mit diesem vernietet. Es versteht sich, dass mehrere Inlays um die Ausnehmungen angeordnet sind beziehungsweise ein einziges Inlay über entsprechende Öffnungen an den Ausnehmungen verfügt.
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Im Wesentlichen werden zwei vorteilhafte Ausführungsformen vorgeschlagen. In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform ist das Trägerteil aus zwei Scheibenteilen gebildet, wobei die Pendelmassen axial zwischen zwei radial außen axial erweiterten Bereichen der Scheibenteile angeordnet sind. Hierbei sind die Schwenklager jeweils zwischen den Scheibenteilen und den Pendelmassen ausgebildet. Dabei wälzen die die Ausnahmen der Scheibenteile und der Pendelmassen übergreifenden Wälzkörper auf den an den Ausnehmungen vorgesehenen Laufbahnen ab.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines Fliehkraftpendels sind jeweils axial gegenüber an den beiden Seiten des scheibenförmig ausgebildeten Trägerteils Pendelmassenteile angeordnet. Diese Pendelmassenteile sind mittels eines das Trägerteil an Ausnehmungen durchgreifenden Zwischenteilen zur Pendelmasse verbunden. Alternativ oder zusätzlich zu den vorgeschlagenen Inlays können die Zwischenteile eine größere Dichte als die Dichte von Stahl aufweisen, das heißt, dass diese zumindest teilweise aus Hartmetall, Hartmetalllegierungen, Wolfram oder Wolframlegierung hergestellt sind.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 den oberen Teil eines um eine Drehachse angeordneten Fliehkraftpendels im Schnitt,
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2 ein gegenüber dem Fliehkraftpendel der 1 abgeändertes Fliehkraftpendel in derselben Darstellung,
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3 eine gegenüber den Pendelmassen der 1 und 2 geänderte Pendelmasse mit einem Grundkörper und einem Inlay in 3D-Darstellung,
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4 die Pendelmasse der 3 im Schnitt,
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5 eine gegenüber der Pendelmasse der 3 abgeänderte Pendelmasse in 3D-Ansicht,
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6 die Pendelmasse der 5 im Schnitt,
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7 eine gegenüber den Pendelmassen der 3 bis 6 abgeänderte Pendelmasse in 3D-Ansicht,
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8 einen Schnitt durch die Pendelmasse der 7,
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9 eine weitere, gegenüber den Pendelmassen der 3 bis 8 abgeänderte Pendelmasse in 3d-Ansicht,
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10 eine aus zwei Pendelmassenteilen gebildete, gegenüber den Pendelmassen der 1 abgeänderte Pendelmasse mit einem Zwischenteil mit erhöhter Dichte.
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Die 1 zeigt den oberen Teil des um die Drehachse d verdrehbar angeordneten Fliehkraftpendels 1 im Schnitt. Das Fliehkraftpendel 1 weist ein scheibenartiges Trägerteil 2 auf, welches mittels der Niete 3 mit dem aus Blech hergestellten Einmassenschwungrad 4 verbunden ist. Von der Erfindung ist daher auch das Einmassenschwungrad 4 mit dem Fliehkraftpendel 1 umfasst.
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Das Trägerteil 2 nimmt an nicht dargestellten Schwenklagern beidseitig über den Umfang angeordnete Pendelmassenteile 6 auf, wobei axial gegenüberliegende Pendelmassenteile 6 jeweils mittels eines in diesem Schnitt nicht einsehbaren Zwischenteils miteinander zu der Pendelmasse 5 verbunden sind.
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Die Pendelmassen 5 sind mittels der Schwenklager auf Pendelbahnen verschwenkbar angeordnet, die exzentrisch gegenüber der Drehachse d monofilar oder bifilar parallel oder trapezförmig aufgehängten Pendelbahnen oder in Freiform ausgestalteten Pendelbahnen entsprechen. Hierzu sind in den Pendelmassenteilen 6 und in dem Trägerteil axial gegenüberliegende, komplementär zueinander ausgebildete Ausnehmungen mit Laufbahnen ausgebildet, auf denen jeweils ein die axial gegenüberliegenden Laufbahnen übergreifender Wälzkörper, beispielsweise eine Rolle abwälzt.
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Um in dem vorgegebenen Bauraum die Isolationswirkung des Fliehkraftpendels 1 zu erhöhen, sind die Pendelmassen 5 mit einer höheren Dichte als der Dichte von Stahl versehen. Hierbei können ein Teil der Pendelmassenteile 6 oder bevorzugt alle Pendelmassenteile 6 aus einem Material mit größerer Dichte als der Dichte von Stahl hergestellt. Beispielsweise können Hartmetalle, Wolfram oder deren Legierungen eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Zwischenteile aus diesem Material hergestellt sein.
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Die 2 zeigt in derselben Darstellung das um die Drehachse d angeordnete Einmassenschwungrad 4a mit dem Fliehkraftpendel 1a. Bei dieser Ausführungsform ist das mittels der Niete 3a mit dem Einmassenschwungrad 4a verbundene Trägerteil 2a aus den beiden Seitenteilen 7a gebildet, die radial außen axial zueinander erweiterte Bereiche aufweisen, die die über den Umfang verteilten Pendelmassen 5a zwischen sich aufnehmen. Die hier nicht einsehbaren Schwenklager sind zwischen den beiden Seitenteilen 7a und den Pendelmassen 5a angeordnet, indem in den Seitenteilen 7a komplementäre Ausnehmungen zu den Ausnehmungen in den Pendelmassen 5a mit entsprechenden Laufbahnen für jeweils einen Wälzkörper vorgesehen sind. Die Pendelmassen 5a sind zur Erhöhung der Masse bei demselben Bauraum aus dem zuvor beschriebenen Material mit gegenüber der Dichte von Stahl erhöhter Dichte hergestellt.
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Die in den 3 bis 9 dargestellten Pendelmassen 5b bis 5e können in Ausführungsformen von Fliehkraftpendeln 1a mit von zwei Seitenteilen 7a getragenen Pendelmassen, beispielsweise entsprechend 2 eingesetzt werden. Desweiteren können die Pendelmassen 5b bis 5e als Pendelmassenteile 6 in Ausführungsformen von Fliehkraftpendeln mit beidseitig an dem Trägerteil 2 angeordneten Pendelmassen, beispielsweise entsprechend dem Fliehkraftpendel 1 der 1 eingesetzt werden. In diesem Sinne sind die Pendelmassenteile 6 als Pendelmassen 5b bis 5e aufzufassen, die axial benachbart miteinander verbunden als Pendelmassenpaare ausgebildet sind. Die Verbindung zwischen zwei Pendelmassenteilen entsprechend den Pendelmassen 5b bis 5e mittels des Zwischenteils ist dabei in den 3 bis 9 nicht dargestellt und kann beispielsweise der Pendelmasse 5f der 10 und 11 entnommen werden.
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Die 3 und 4 zeigen die Pendelmasse 5b in 3D-Ansicht und im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A. Die Pendelmasse 5b enthält den Grundkörper 8b, der hier als Schale 9b mit einem am Umfang angeordneten Bord 10b ausgebildet ist. In dem Grundkörper sind die beiden Ausnehmungen 11b mit den Laufbahnen 12b zur Bildung von Schwenklagern mit dem Trägerteil angeprägt. Der Grundkörper 8b ist beispielsweise mittels eines Stanz- und Umformverfahrens hergestellt, wobei der Bord 10b und die Laufbahnen 12b axial umgeformt sind. In der Schale 9b ist das an die innere Form der Schale 9b angepasste und bevorzugt bündig mit dem Bord 10b ausgebildete Inlay 13b eingebracht. Das Inlay 13b kann ein- oder mehrteilig beispielsweise aus Blech des mit der höheren Dichte ausgebildeten Materials gebildet und in die Schale 9b eingepresst, mit dieser vernietet oder verklebt sein. Alternativ kann gestückelter wie beispielsweise pulverisierter Werkstoff mittels Binder wie Harz, Klebstoff oder dergleichen beispielsweise als Gießharzmischung in die Schale 9b eingebracht sein.
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Die 5 und 6 zeigen im Unterschied zu der einseitig offenen Schale 9b der Pendelmasse 5b der 3 und 4 die Pendelmasse 5c in 3D-Ansicht und im Schnitt entlang der Schnittlinie B-B. Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden die beiden einander zugewandten, vorzugsweise als Gleichteile ausgebildeten Schalenteile 10c den als Schale 9c ausgebildeten Grundkörper 8c mit einem geschlossenen Innenraum, in dem das entsprechend dem Inlay 13b der 3 und 4 ausgebildete Inlay 13c aufgenommen ist. Die Schalenteile 10c können dicht miteinander verbunden sein, so dass stückige oder pulverförmig ausgebildete Inlays 13c ohne zusätzlichen Binder eingebracht sein können. Die Ausnehmungen 11c mit den Laufbahnen 12c können bei Gleichteilen von beiden Schalenteilen 10c hälftig oder bei unterschiedlicher Ausbildung ungleich oder von einem einzigen Schalenteil 10c gebildet sein.
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Die 7 und 8 zeigen in 3D-Ansicht und im Schnitt die Pendelmasse 5d, deren Grundkörper 8d massiv aus Stahlblech gebildet ist, der die Außenkontur der Pendelmasse festlegt und die Ausnehmungen 11d mit den Laufbahnen 12d aufweist. Beispielsweise ist die Pendelmasse 5d aus Stahlblech gestanzt. In dem Grundkörper 8d sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an den Endseiten und mittig zwischen den Ausnehmungen 11d weitere, hier kreisrunde Ausnehmungen 14d, 15d vorgesehen, in die Inlays 13d, 16d aus Werkstoff mit einer größeren Dichte als der Dichte des Grundkörpers 8d beispielsweise eingepresst, eingeklebt oder in anderer Weise fest eingebracht sind. Die Inlays 13d, 16d können aus Halbzeug, beispielsweise aus Rundstäben gefertigt sein.
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Die 9 zeigt in 3D-Ansicht eine weitere vorteilhafte Alternative einer Pendelmasse 5e, bei der der aus Stahlblech hergestellte Grundkörper 8e verglichen mit dem Inlay 13e eine geringere Materialstärke aufweist. In den Grundkörper 8e sind die Ausnehmungen 11e mit den Laufbahnen 12e eingeprägt. Das Inlay 13e weist dieselben Außenkonturen wie der Grundkörper 8e auf und ist mit diesem mittels der Niete 17e vernietet.
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Die 10 zeigt eine der Pendelmasse 5 der 1 ähnliche Pendelmasse 5f mit zwei Pendelmassenteilen 6f und dem zwischen diesen angeordneten, die Pendelmassenteile 6f axial beabstandenden und miteinander verbindenden Zwischenteil 18f. Die Pendelmassenteile 6f sind dabei mittels der Niete 19f miteinander unter Zwischenlage des Zwischenteils 18f vernietet. Jedes der Pendelmassenteile 6f weist Ausnehmungen 11f mit Laufbahnen 12f auf, auf denen und auf den zugehörigen Laufbahnen des Trägerteils jeweils der Wälzkörper 20f abwälzt. Abhängig von der erwünschten Isolationswirkung können Pendelmassenteile 6f und/oder Zwischenteil 18f aus Werkstoff mit größerer Dichte als der Dichte von Stahl hergestellt sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Zwischenteil 18f aus zwei Blechlagen 21f gebildet.
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Die 11 zeigt die Pendelmasse 5f der 10 in Ansicht bei abgenommenem vorderem Pendelmassenteil. Hieraus wird die Sicht auf das Zwischenteil 18f ermöglicht. Das Zwischenteil 18f weist radial innen die Federspange 22f auf, um bei kleinen Drehzahlen oder Stillstand des Trägerteils einen harten Anschlag der radial oben befindlichen und nach radial innen aus den Anlagekontakten der Laufbahnen der Schwenklager fallenden Pendelmassen 5f infolge Schwerkraft und fehlender Fliehkraft an dem Trägerteil 2 (1) zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 1a
- Fliehkraftpendel
- 2
- Trägerteil
- 2a
- Trägerteil
- 3
- Niet
- 3a
- Niet
- 4
- Einmassenschwungrad
- 4a
- Einmassenschwungrad
- 5
- Pendelmasse
- 5a
- Pendelmasse
- 5b
- Pendelmasse
- 5c
- Pendelmasse
- 5d
- Pendelmasse
- 5e
- Pendelmasse
- 5f
- Pendelmasse
- 6
- Pendelmassenteil
- 6f
- Pendelmassenteil
- 7a
- Seitenteil
- 8b
- Grundkörper
- 8c
- Grundkörper
- 8d
- Grundkörper
- 8e
- Grundkörper
- 9b
- Schale
- 9c
- Schale
- 10b
- Bord
- 10c
- Schalenteil
- 11b
- Ausnehmung
- 11c
- Ausnehmung
- 11d
- Ausnehmung
- 11e
- Ausnehmung
- 11f
- Ausnehmung
- 12b
- Laufbahn
- 12c
- Laufbahn
- 12d
- Laufbahn
- 12e
- Laufbahn
- 12f
- Laufbahn
- 13b
- Inlay
- 13c
- Inlay
- 13d
- Inlay
- 13e
- Inlay
- 14d
- Ausnehmung
- 15d
- Ausnehmung
- 16d
- Inlay
- 17e
- Niet
- 18f
- Zwischenteil
- 19f
- Niet
- 20f
- Wälzkörper
- 21f
- Blechlage
- 22f
- Federspange
- A-A
- Schnittlinie
- B-B
- Schnittlinie
- C-C
- Schnittlinie
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/082629 A1 [0003, 0004]
- DE 102012221949 A1 [0003, 0004]
- WO 2014/023303 A1 [0004]
- DE 102013201981 A1 [0004]
- WO 2014/114280 A1 [0004]
- EP 2600030 A1 [0004]
