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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer oder -isolator für Antriebe, und insbesondere einen Antriebs-Torsionsschwingungsdämpfer mit einem oder mehreren Federträgern, mit dem Reibungskontakt zwischen Dämpferfedern und einem Ausgabeelement des Torsionsschwingungsdämpfers vermieden wird.
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HINTERGRUND
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Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, welche die vorliegende Offenbarung betreffen und können den Stand der Technik darstellen oder auch nicht.
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Fahrzeugmotoren erzeugen bei der Übertragung durch den Antriebsstrang und das Antriebssystem an den Motor Torsionsschwingungen, die nicht erwünscht sind. In der Regel dient ein Torsionsisolator oder -dämpfer zur Isolierung oder Minderung der Torsionsschwingungen, die vom Motor an das Getriebe übertragen werden. Der Torsionsschwingungsdämpfer kann in einem Drehmomentwandler zwischen der Überbrückungskupplung des Drehmomentwandlers und einem Eingabeelement wie z. B. einer Eingangswelle des Getriebes platziert werden. Bekannte Torsionsschwingungsdämpfer verwenden eine oder mehrere Federn, um die Energie zu speichern und einen direkten Vibrationspfad zwischen dem Motor und dem Getriebe zu isolieren. Es sind einzelne Bogenfedern bekannt, die eine geringe Federkonstante und eine lange Bahn aufweisen. In bestimmten Antriebskonfigurationen, insbesondere bei Verwendung einer einzelnen Bogenfeder, wird die Feder oder werden die Federn des Torsionsschwingungsdämpfers durch Winkelverschiebung des Dämpfers nach außen abgelenkt und kann bzw. können reibschlüssig Kontakt mit der Außenringwand des Dämpfers erhalten, wodurch unerwünschte Veränderungen der Federdämpfungsrate, dem Abrieb der Feder oder Federn und ein Leistungsverlust des Torsionsschwingungsdämpfers entstehen können.
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Dementsprechend besteht der Bedarf nach einem Torsionsschwingungsdämpfer, der die Reibung und den Verschleiß der Dämpferfedern reduziert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt ein Beispiel eines Torsionsschwingungsdämpfers für ein Fahrzeug einschließlich eines Eingabeelements mit mindestens einem Ring dar, wobei der Ring eine Außenringoberfläche aufweist. Ein Ausgabeelement ist über eine Drehbewegung mit dem Eingabeelement verbunden. Im Ring befinden sich mindestens zwei Federn. Ein Federträger ist zwischen den aufeinander folgenden Federträgern positioniert und berührt diese an mindestens zwei Federn. Dabei hat die Rolle des Federträgers Rollkontakt mit der Außenringoberfläche. Die Federträger, deren Rolle mit der Außenringoberfläche Kontakt hat, sorgt dafür, dass keine der mindestens zwei Federn während der Drehung des Ausgabeelements in Bezug auf das Eingabeelement direkten Kontakt mit der Außenringoberfläche hat.
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In einem Beispiel für den Torsionsschwingungsdämpfer der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der Federträger eine Zentralwelle, die die Rolle auf dem Federträger über eine Drehbewegung unterstützt.
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In einem weiteren Beispiel für den Torsionsschwingungsdämpfer der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der Federträger ein Ritzel mit der jeweils gegenüberliegenden ersten und zweiten Ritzelwand. Die Zentralwelle erstreckt sich über die erste und zweite Ritzelwand.
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In einem weiteren Beispiel für den Torsionsschwingungsdämpfer der vorliegenden Offenbarung ist ein Lager in einem Hohlraum zwischen der ersten und der zweiten Kettenradwand positioniert. Das Lager verbindet die Rolle über eine Drehbewegung mit der Zentralwelle.
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In einem weiteren Beispiel für den Torsionsschwingungsdämpfer der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der Drehmomentwandler eine Überbrückungskupplung.
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In einem weiteren Beispiel für den Torsionsschwingungsdämpfer der vorliegenden Offenbarung definiert jede der mindestens zwei Federn eine bogenförmig geformte Feder.
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In einem weiteren Beispiel für den Torsionsschwingungsdämpfer der vorliegenden Offenbarung definiert jede der mindestens zwei Federn eine geradachsige Feder.
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In einem weiteren Beispiel für den Torsionsschwingungsdämpfer der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Eingabeelement eine Eingabeelementzunge und das Ausgabeelement beinhaltet eine Ausgabeelementzunge, die die Eingabeelementzunge in einer ungedrehten Position des Torsionsschwingungsdämpfer überlappt.
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In einem weiteren Beispiel für den Torsionsschwingungsdämpfer der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Eingabeelementzunge einen Hohlraum für die Aufnahme eines Teils der Ausgabeelementzunge, wobei eine der mindestens zwei Federn Kontakt mit der Eingabeelementzunge hat.
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In einem weiteren Beispiel für den Torsionsschwingungsdämpfer der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Eingabeelement die gegenüberliegende erste und zweite Eingabeelementzunge und das Ausgabeelement beinhaltet die gegenüberliegende erste und zweite Ausgabeelementzunge. Die erst Ausgabeelementzunge überlappt die erste Eingabeelementzunge und die zweite Ausgabeelementzunge überlappt die zweite Eingabeelementzunge in einer ungedrehten Position des Torsionsschwingungsdämpfers.
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In einem weiteren Beispiel für den Torsionsschwingungsdämpfer der vorliegenden Offenbarung beinhaltet mindestens ein Ring einen ersten und einen zweiten Ring. Dabei ist der erste Ring zwischen einer ersten Kontaktfläche der ersten Eingabeelementzunge und einer zweiten Kontaktfläche der zweiten Eingabeelementzunge positioniert. Der zweite Ring ist zwischen einer dritten Kontaktfläche der zweiten Eingabeelementzunge und einer vierten Kontaktfläche der ersten Eingabeelementzunge positioniert.
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In einem weiteren Beispiel für den Torsionsschwingungsdämpfer der vorliegenden Offenbarung beinhalten der erste und zweite Ring die gleiche Anzahl an Federn (mindestens eine).
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In einem weiteren Beispiel für den Torsionsschwingungsdämpfer der vorliegenden Offenbarung ist eine Eingabeelementbuchse am Eingabeelement befestigt; eine Ausgabeelementbuchse ist am Ausgabeelement befestigt.
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In einem weiteren Beispiel für den Torsionsschwingungsdämpfer der vorliegenden Offenbarung verbindet ein Lagersatz die Ausgabeelementbuchse über eine Drehbewegung mit der Eingabeelementbuchse, sodass eine Drehung des Eingabeelements zum Ausgabeelement ermöglicht wird.
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Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier dargebotenen Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
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ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur dem Zweck der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf keine Weise begrenzen.
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1 ist eine Vorderseiten-Aufrissansicht eines Torsionsschwingungsdämpfers für Fahrzeuge gemäß der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist eine Querschnitts-Endansicht des Torsionsschwingungsdämpfers aus Abschnitt 2 von 1;
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3 ist ein Vorderseiten-Aufrissansicht eines Federträgers gemäß der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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4 ist eine Endansicht des Federträgers aus 3;
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5 ist ein Querschnitts-Endansicht aus Abschnitt 5 von 3;
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6 ist ein Vorderseiten-Aufrissansicht eines Torsionsschwingungsdämpfers für Fahrzeuge gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Offenbarung;
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7 ist eine Querschnitts-Endansicht des Torsionsschwingungsdämpfers aus Abschnitt 7 von 6;
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8 ist eine Vorderseiten-Aufrissansicht eines Torsionsschwingungsdämpfers für Fahrzeuge gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Offenbarung; und
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9 ist eine Querschnitts-Endansicht des Torsionsschwingungsdämpfers aus Abschnitt 9 von 8.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich beispielhaft und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen.
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Wie in 1 dargestellt, beinhaltet ein Antriebssystem beispielsweise für die Verwendung in einem Drehmomentwandler eines Fahrzeugs einen Torsionsschwingungsdämpfer 10, der in einem Drehmomentwandler (nicht dargestellt) des Torsionsschwingungsdämpfers 10 positioniert ist, mit dem die Pulsation des Motordrehmoments zwischen einem Motor und einem Getriebeeingabeelement isoliert wird. Der Torsionsschwingungsdämpfer 10 beinhaltet ein Eingabeelement 12 als Eingabewelle oder Eingabenabe, die über eine Drehbewegung mit einem Ausgabeelement 14 wie z. B. einer Ausgabewelle oder Ausgabenabe gekoppelt ist. Eine Außenringfläche 16 des Eingabeelements 12 definiert den äußeren Umfang des ersten Laufrings 18.
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Das Eingabeelement 12 beinhaltet eine erste Eingabeelementzunge 20 mit einer ersten Ausgabeelementzunge 22 des Ausgabeelements 14, wie in 2 dargestellt. Außerdem können zusätzliche Eingabe- und Ausgabeelementzungen vorgesehen sein, die gemäß mehreren Ausführungen, eine zweite Eingabeelementzunge 24 beinhalten, die eine zweite Ausgabeelementzunge 26 überlappt. Wie in der Ausführung dargestellt, werden die zweiten Eingabe- und Ausgabeelementzungen 24, 26 gedreht oder etwa 180 Grad entfernt von den ersten Eingabe- und Ausgabeelementzungen 20, 22 konfiguriert. Diese Winkelausrichtung ist jedoch kein limitierender Faktor und es können andere Winkelausrichtungen verwendet werden. Der erste Ring 18 wird von einer ersten Kontaktfläche 28 der ersten Eingabeelementzunge 20 und einer zweiten Kontaktfläche 30 der zweiten Eingabeelementzunge 24 begrenzt.
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Zwischen dem ersten Laufring 18 ist eine Vielzahl von Federn und Federträgern positioniert, die die Feder 36, die Feder 38 und die Feder 40 beinhalten. Die Feder 36 berührt direkt die erste Kontaktfläche 28 und eine Fläche eines Federträgers 42. Die Feder 38 ist zwischen Federträger 42 und Federträger 58 positioniert und berührt diese direkt. Die Feder 40 ist zwischen Federträger 44 und der zweiten Kontaktfläche 32 positioniert.
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Die Außenringfläche 16 des Eingabeelements 12 definiert auch den äußeren Umfang des zweiten Rings 46. Der zweite Ring 46 wird durch eine dritte Kontaktfläche 32 der zweiten Eingabeelementzunge 24 und eine vierte Kontaktfläche 34 der ersten Eingabeelementzunge 20 begrenzt. Im dem zweiten Ring 46 ist spiegelbildlich zum ersten Ring 18 eine Vielzahl von Federn und Federträgern positioniert. Diese beinhalten die Feder 48, die Feder 50 und die Feder 52. Die Feder 48 berührt die dritte Kontaktfläche 32 und eine Fläche des Federträgers 54 direkt. Die Feder 50 ist zwischen Federträger 54 und Federträger 56 positioniert und berührt diese direkt. Die Feder 52 ist zwischen Federträger 56 und der vierten Kontaktfläche 34 positioniert und berührt diese direkt. Gemäß mehreren Ausführungen sind die einzelnen Federn des Torsionsschwingungsdämpfers 10 bogenförmige Federn. Gemäß anderen Ausführungen beinhalten die einzelnen ersten Ringe 18 und die zweiten Ringe 46 die gleiche Anzahl an Federn.
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Durch die Drehung des Eingabeelements 12 zum Ausgabeelement 14 aufgrund der kontinuierlichen Pulsation des Motordrehmoments werden die verschiedenen Federn zusammengedrückt und geladen. Es wird Energie in den Federn speichert, wodurch der Effekt der Motordrehmomentpulsationen gedämpft wird. Diese Energie wird zwischen den Pulsationen des Motordrehmoments durch die entgegengesetzte Drehung des Eingabeelements 12 zum Ausgabeelement 14 freigegeben.
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Jeder Federträger 42, 44, 54, 56 beinhaltet eine Rolle 58, die entlang der Außenringoberfläche 16 während der Verschiebung der Federträger 42, 44, 54, 56 rollt, sodass das Reibungspotential zwischen den Federn und der Außenringoberfläche 16 des Eingabeelements 12 bei der Kompression der verschiedenen Dämpferfedern minimiert wird. Die Verwendung von Rollen 58 in Kombination mit der verminderten Länge der einzelnen Federn 36, 38, 40, 48, 50, 52 gegenüber einer Federlänge einer durchgängigen Bogenfeder in den ersten 18 und zweiten 46 Ringen, wie in der Technik bekannt, reduziert das Ausfedern der Federn in Richtung der Außenringoberfläche 16. Dabei wird der direkte Kontakt der Federn 36, 38, 40, 48, 50, 52 mit der Außenringoberfläche 16 deutlich reduziert. Die Verwendung von Rollen 58 für die einzelnen Federträger 42, 44, 54, 56 reduziert auch die Reibung an der Außenringoberfläche auf einen Rollwiderstand, da die Federträger 42, 44, 54, 56 im ersten 18 und zweiten Ring 46 im Winkel positioniert sind.
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Wie weiterhin in 1 und 2 dargestellt, ist das Eingabeelement 12 über eine Drehbewegung mit dem Ausgabeelement 14 verbunden. Dazu wird eine Eingabeelementbuchse 60 verwendet, die in einer Ausgabeelementbuchse 62 positioniert ist. Diese beiden Buchsen sind durch eine Drehbewegung des Lagersatzes 64 voneinander getrennt. Die Eingabeelementbuchse 60 verfügt über eine Buchsenhülse 66 zur Befestigung des Torsionsschwingungsdämpfers 10 auf einer Antriebswelle. Wie deutlicher in 2 dargestellt, beinhaltet die Eingabeelementzunge 20 einen Hohlraum 68, worin ein Teil des Ausgabeelements 14 aufgenommen wird. Damit ist eine winkelförmige Drehung zwischen dem Eingabeelement 12 und dem Ausgabeelement 14 unter Beibehaltung der Drehbewegung zwischen Eingabeelement 12 und Ausgabeelement 14 möglich.
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Wie in 3–5 und erneut in den 1 und 2 dargestellt, sind die Federträger 42, 44, 54, 56 im Wesentlichen identisch. Damit gilt die folgende Erläuterung zu Federträger 42 auch für jeden anderen Federträger. Federträger 42 beinhaltet einen Körper oder ein Ritzel 70, das die Rolle 58 aufnimmt und die Rolle 58 über eine Drehbewegung an der Zentralwelle 72 unterstützt. Die Zentralwelle 72 kann an den gegenüberliegenden Wänden des ersten und zweiten Ritzels 74, 76 des Ritzels 70 befestigt werden und darüber hinausgehen. Dabei wird ein Hohlraum 78 zwischen den Wänden des ersten und zweiten Ritzels 74, 76 definiert, der die Rolle 58 über eine Drehbewegung aufnimmt. Eine Wellenöffnung 80 der Rolle 58 sorgt für Raum für ein Wellenlager 82. Dabei wird die Rolle 58 drehbar mithilfe des Wellenlagers 82 an der Zentralwelle 72 gelagert. Gegenläufige Stirnflächen 81, 83 des Ritzels 70 definieren Flächen, mit denen eine oder mehrere Dämpferfedern 36, 38, 40, 48, 50, 52 Kontakt aufnehmen. Die Stirnseiten 81, 83 sind in einem Winkel von 90 Grad an der Zentralwelle 72 ausgerichtet.
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Wie in 6 und 7 und erneut in 1–4 dargestellt, ähnelt der Torsionsschwingungsdämpfer 84 gemäß den weiteren Ausführungen der Offenbarung dem Torsionsschwingungsdämpfer 10. Aus diesem Grund werden im Weiteren hier nur die Unterschiede erläutert. Der Torsionsschwingungsdämpfer 84 beinhaltet ein Eingabeelement 86 und ein Ausgabeelement 88 mit nur einem einzigen oder erweiterten Ring 90 im Eingabeelement 86. Mehrere Bogenfedern der gleichen Form, die die Bezeichnungen 92a, 92b, 92c, 92d, 92e und 92f haben, sind im erweiterten Ring 90 positioniert. Die jeweils aufeinander folgenden Federn 92a, 92b, 92c, 92d, 92e, 92f werden durch Federträger 94 voneinander getrennt, wie z. B. die Federträger 94a, 94b, 94c, 94d, 94e, die im Wesentlichen identisch mit den zuvor erläuterten Federträgern 42, 44, 54, 56 sind. Die Rollen 100 der einzelnen Federträger 94a, 94b, 94c, 94d, 94e drehen sich, wenn sie in Bewegungskontakt mit einer äußeren Ringoberfläche 102 des erweiterten Rings 90 geraten, da das Eingabeelement 86 und das Ausgabeelement 88 sich zueinander drehen.
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Die Federn 92a, 92b, 92c, 92d, 92e, 92f werden durch die Drehung zwischen einer einzelnen Eingabeelementzunge 96 und einer einzelnen Ausgabeelementzunge 98 zusammengedrückt. Der Torsionsschwingungsdämpfer 84 sorgt für eine ähnliche Dämpfungsfunktionalität wie bekannte Schwingungsdämpfer, die eine einzelne Bogenfeder beinhalten, die in einem erweiterten Ring positioniert ist. Doch durch die Verwendung mehrerer Federträger 94a, 94b, 94c, 94d, 94e wird verhindert, dass die Federn 92a, 92b, 92c, 92d, 92e, 92f des Torsionsschwingungsdämpfers 84 direkt mit der Außenringoberfläche 103 des erweitertes Rings 90 in Kontakt geraten.
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Wie in 8 und 9 und erneut in 1–7 dargestellt, ähnelt der Torsionsschwingungsdämpfer 104 gemäß den weiteren Ausführungen der Offenbarung den Torsionsschwingungsdämpfern 10 und 84. Aus diesem Grund werden im Weiteren hier nur die Unterschiede erläutert. Anstelle der Bogenfedern in den Torsionsschwingungsdämpfern 10 und 84 beinhaltet der Torsionsschwingungsdämpfer 104 mehrere geradachsige Federn 106, die keinen bogenförmigen Körper beinhalten, der sich an die Krümmung des Eingabeelementrings anpasst. Die jeweils aufeinander folgenden geradachsige Federn 106a, 106b, 106c, 106d, 106e, 106f werden durch Federträger 108 voneinander getrennt, wie z. B. die Federträger 108a, 108b, 108c, 108d, 108e. Die Federträger 108 können den zuvor erläuterten Federträgern 42, 44, 54, 56 im Wesentlichen ähneln. Sie können aber auch gegenüberliegende Trägerstirnflächen 110 beinhalten, die winkelig in Bezug auf die Stirnflächen 81, 83 modifiziert werden, wie in 3 dargestellt, sodass Endwindungen mit unterschiedlichen Winkeln der geraden Federn 106 aufgenommen werden können. Die Verwendung von geraden Federn, wie z. B. die gerade Federn 106a, 106b, 106c, 106d, 106e, 106f, sorgt im Vergleich mit ähnlich großen Bogenfedern für einen nominellen Hohlraum zwischen den Körpern oder Federwindungen der geraden Federn 106 und der Außenringfläche 112 des Eingaberings des Torsionsschwingungsdämpfers 104.
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Wie in 9 dargestellt, ist der Ring 114, der durch die Außenringfläche 112 des Eingabeelements 116 des Torsionsschwingungsdämpfers 104 definiert wird, durch eine gegenüberliegende Innenwand 118 begrenzt. Die Zentralwelle 120 des Federträgers 108 beinhaltet ein erstes Elementende 122 und ein gegenüberliegendes zweites Elementende 124. Gemäß unterschiedlicher Ausführungen der Offenbarung kann das erste Elementende 122 einen Gleitsitz zur Außenringfläche 112 und einen Gleitsitz zur Innenwand 118 aufweisen, mit denen der Federträger 108 bei der Bewegung durch den Ring 114 zentriert wird.
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Zusätzlich, sollte klar sein, dass der Torsionsschwingungsdämpfer 10 andere Konfigurationen wie z. B. parallele Federn haben kann, ohne dass dadurch eine Abweichung vom Umfang der vorliegende Offenbarung vorliegt.
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Die Beschreibung der Erfindung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die sich nicht vom Kern der Erfindung entfernen, gelten als im Rahmen der Erfindung. Solche Variationen sollen nicht als eine Abweichung von dem Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.
