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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit wenigstens einer Pendelmasse, die an mindestens einer Trägerscheibe angeordnet ist und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe ausführen kann. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Drehmomentübertragungseinrichtung umfassend eine solche Fliehkraftpendeleinrichtung und ein Gleitelement zur Verwendung in einer solchen Fliehkraftpendeleinrichtung.
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Zur Reduktion von Torsionsschwingungen werden auf einem rotierenden Teil des Torsionsschwingungssystems zusätzliche bewegliche Massen als sogenannte Pendelmassen 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 zu passenden Zeiten Energie entzogen und wieder zugeführt, sodass es zu einer Dämpfung der Erregerschwingung kommt, die Pendelmasse also als Schwingungstilger 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 insbesondere 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, die auch als Flansch bezeichnet wird, 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 Fliehkraftpendeleinrichtung ist beispielsweise in der
DE 10 2006 028 552 A1 beschrieben. Neben einer Fliehkraftpendeleinrichtung mit einer Trägerscheibe, an der beiderseits Pendelteilmassen einer Pendelmasse angeordnet sind, sind auch Fliehkraftpendeleinrichtungen bekannt, bei denen die pendelmassen zwischen zwei axial zueinander beabstandeten Trägerscheiben angeordnet sind.
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Um bei einem axialen Anlaufen der Pendelmassen an der Trägerscheibe einen Kontakt Stahl auf Stahl zu vermeiden werden im Stand der Technik auf der zur Trägerscheibe gerichteten Seite der Pendelmassen Kunststoffclips angebracht. Die Kunststoffclips haben einen wesentlich geringeren Reibwert und Verschleiß wenn sie an der Trägerscheibe anlaufen als dies bei einer Paarung Stahl/Stahl der Fall wäre.
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Konstruktionsbedingt müssen pro Pendelteilmasse 2 bis 4 Kunststoffclips angebracht werden. Für eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit 4 Pendelmassen mit jeweils 2 Pendelteilmassen sind 16 bis 32 Kunststoffclips erforderlich, die mit entsprechendem Montageaufwand und damit einhergehenden Kosten angebracht werden müssen.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit geringerer Teilezahl und geringerem Montageaufwand anzugeben.
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Dieses Problem wird durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung nach Anspruch 1, ein Gleitelement nach Anspruch 9 und eine Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen, Ausgestaltungen oder Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das oben genannte Problem wird insbesondere gelöst durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung, insbesondere einer Fliehkraftpendeleinrichtung zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer Pendelmasse, die an mindestens einer Trägerscheibe angeordnet ist und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe ausführen kann, wobei an der Trägerscheibe mindestens ein Gleitelement angeordnet ist. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Pendelmasse jeweils zwei Pendelteilmassen, die beiderseits der Trägerscheibe angeordnet sind. Alternativ ist die Pendelmasse zwischen zwei Trägerscheiben angeordnet. Das Gleitelement ist vorzugsweise an der Trägerscheibe oder den Trägerscheiben befestigt bzw. festgelegt.
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Das Gleitelement ist in einer Ausführungsform der Erfindung in einem Bereich der Trägerscheibe angeordnet, der zumindest teilweise von der Pendelmasse oder Pendelteilmasse in deren Betriebs- und/oder Ruhelage überdeckt wird. Die Ruhelage wird bei gleichförmiger Rotation der Fliehkraftpendeleinrichtung eingenommen, die Betriebslage ist eine bei Drehzahlungleichförmigkeiten eingenommene ausgelenkte oder pendelnde Stellung. Die Pendelmasse bzw. Pendelteilmassen gleiten dabei nur auf dem Gleitelement und nicht unmittelbar auf der Trägerscheibe. Dadurch wird die Reibung der Pendelmassen bzw. Pendelteilmassen bei Anlaufen an dem Gleitelement, statt wie im Stand der Technik unmittelbar an der Trägerscheibe, verringert.
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Das Gleitelement ist in einer Ausführungsform der Erfindung im Wesentlichen ringförmig und weist Ausnehmungen auf, die zu Aussparungen, insbesondere Langlöchern, der Trägerscheibe korrespondieren. An den Pendelmassen bzw. Pendelteilmassen sind -abgesehen vom Verzicht auf die Kunststoffclips wie im Stand der Technik und Befestigungsbohrungen für diese- keine Änderungen notwendig.
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Das Gleitelement ist in einer Ausführungsform der Erfindung einteilig, alternativ mehrteilig, insbesondere zweiteilig. Das Gleitelement umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung einen inneren Gleitring und einen äußeren Gleitring.
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In beiden Fällen ist das Gleitelement bzw. das mehrteilige Gleitelement in Form beispielsweise konzentrischer Ringe so gestaltet, dass ein Anlaufen der Pendelmassen bzw. Pendelteilmassen an dem Gleitelement erfolgt und nicht unmittelbar an der Trägerscheibe.
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Das Gleitelement ist in einer Ausführungsform der Erfindung formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Trägerscheibe verbunden. Die Verbindung kann dabei lösbar oder unlösbar gestaltet sein. Das Gleitelement kann auf die Trägerscheibe beispielsweise aufgespritzt, geklebt, eingeclipst der eingepresst sein oder auf sonstige Weise stoffschlüssig, formschlüssig oder gegebenenfalls auch reibschlüssig mit dieser verbunden sein. Alternativ kann das Gleitelement auch lose zwischen der Trägerscheibe und der Pendelmasse bzw. den Pendelteilmassen eingelegt sein.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist bei beiderseits der Trägerscheibe angeordneten Pendelteilmassen auf beiden Seiten der Trägerscheibe je ein Gleitelement angeordnet. Ist das Pendel zwischen zwei Trägerscheiben angeordnet so sind vorzugsweise an beiden Trägerscheiben an der der Pendelmasse zugewandten Seite je ein Gleitelement angeordnet.
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Das oben genannte Problem wird auch gelöst durch ein Gleitelement zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung sowie eine Drehmomentübertragungseinrichtung umfassend eine erfindungsgemäße Fliehkraftpendeleinrichtung.
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Anstatt Clips an den Pendelmassen werden Gleitelemente an der Trägerscheibe angebracht. Die Gleitelemente bestehen vorzugsweise aus einem möglichst verschleißbeständigen, reibungsoptimierten Kunststoff.
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Die Reibelemente können auf die Trägerscheibe aufgespritzt, geklebt, eingeclipst, eingepresst oder lose zwischen Pendelmasse und Trägerscheibe eingelegt werden.
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Die Reibelemente können aus einem umlaufenden Ring oder aus einzelnen Ringsegmenten bestehen. Grundsätzlich können die Reibelemente geometrisch auch komplett von der Form der Ringe bzw. Ringsegmente gelöst sein, die Reibelemente können also eine beliebige Form aufweisen.
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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 einer Draufsicht,
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2 einen Schnitt A-A in 1,
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3 das Ausführungsbeispiel der 1 ohne Darstellung der Pendelmassen,
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4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung in einer Draufsicht,
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5 einen Schnitt B-B in 4,
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6 das Ausführungsbeispiel der 4 ohne Darstellung der Pendelmassen.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung
1 umfasst eine Trägerscheibe
2 mit einer Öffnung
3. Die Trägerscheibe
2 ist in Einbaulage mittels Befestigungsbohrungen
12 mit einem nicht dargestellten Sekundärflansch oder Primärflansch eines Zweimassenschwungrades, einem Kupplungsgehäuse oder einer Kupplungsgegendruckplatte oder dergleichen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges verschraubt oder vernietet. Die Fliehkraftpendeleinrichtung
1 wird in Einbaulage somit zwischen einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle als Antriebswelle, und einer Fahrzeugkupplung, die durch eine Ausrückeinrichtung betätigbar und mit einem Getriebe gekoppelt ist, angeordnet. Derartige Anordnungen eines Fliehkraftpendels im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges sind beispielsweise in der
DE 10 2006 028 556 A1 beschrieben.
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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.
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Am Außenumfang der Trägerscheibe 2 sind jeweils vier Pendelmassen 4 angeordnet. Die Pendelmassen 4 umfassen jeweils zwei Pendelteilmassen 5a und 5b, die jeweils beiderseits der Trägerscheibe 2 angeordnet sind. Eine der Pendelteilmassen 5a ist in 1 nicht dargestellt damit eine der Pendelteilmassen 5b sichtbar ist. Die Pendelteilmassen 5a und 5b der Pendelmasse 4 sind jeweils fest miteinander verbunden und verschiebbar (beweglich) gegenüber der Trägerscheibe 2 gelagert.
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Die zwei Pendelteilmassen 5a und 5b einer jeden Pendelmasse 4 sind mit mehreren Verbindungsbolzen 6, die über den Umfang jeder Pendelteilmasse 5a, 5b verteilt angeordnet sind, miteinander verbunden. Da die Pendelmassen 4 relativ zu der Trägerscheibe 2 sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung entlang einer Kulissenführung verschiebbar angeordnet sind, sind in der Trägerscheibe 2 jeweils Ausschnitte 7a, 7b eingebracht, durch die die Verbindungsbolzen 6 spielbehaftet gegenüber der Trägerscheibe 2 ragen. Einige oder sämtliche der Verbindungsbolzen 6 sind mit Manschetten 11, die beispielsweise aus Gummi oder dergleichen gefertigt sind, versehen, um ein Anschlagen der Verbindungsbolzen 6 in den Ausschnitten 7 im An- bzw. Auslauf oder bei geringen Drehzahlen zu dämpfen.
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In Langlöchern 8 in den Pendelteilmassen 5a, 5b sowie in Langlöchern 9 in der Trägerscheibe 2 sind Führungsrollen 10 angeordnet. Die Führungsrollen 10 sind rotationssymmetrische Körper mit einer Mittelachse N. Die Führungsrollen 10 bilden in Verbindung mit den Langlöchern 8 in den Pendelteilmassen 5a, 5b und den Langlöchern 9 in der Trägerscheibe 2 eine Kulissenführung für die jeweilige Pendelmasse 4, die eine Bewegung der Pendelmasse 4 entlang vorgegebener Bahnen relativ zur Trägerscheibe 2 ermöglicht. Die Laufbahnen der Führungsrollen 10 gegenüber der Trägerscheibe 2 bzw. den Pendelmassen 4 sind in einer Ausführungsform der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 so ausgelegt, dass sich der Schwerpunkt S einer Pendelmasse 4 zumindest um einen Betriebspunkt auf einer Kreisbahn mit einem Radius l um einen Drehpunkt M bewegen kann, wobei der Radius l der Kreisbahn einen Abstand e zur Rotationsachse R aufweist. Alternativ zur zuvor dargestellten Auslegung als Trapezpendel können die Pendelmassen auch als Parallelpendel ausgeführt sein. Die geometrischen Verhältnisse sind in 1 für eine der Pendelmassen 4 eingezeichnet. Die Pendelbewegung erzeugt einen variablen Abstand des Schwerpunkts S 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 einen Schnitt A-A in 1. Dargestellt ist ein Teil des Schnittes durch Langlöcher 8 in zwei Pendelteilmassen 5a, 5b und das zugehörige Langloch 9 in der Trägerscheibe 2. Die Trägerscheibe 2 weist einen ringscheibenförmigen äußeren Bereich 15 auf, an dem die Pendelmassen 4 angeordnet sind, weist ferner einen inneren Befestigungsbereich 16 auf, der in 2 abgeschnitten ist und in dem die Befestigungsbohrungen 12 angeordnet sind. Beide Bereiche sind über einen Verbindungsbereich 17 miteinander verbunden. Der äußere Bereich 15 und der innere Befestigungsbereich 16 sind axial versetzt zueinander angeordnet.
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Beiderseits der Trägerscheibe 2 ist jeweils eine Pendelteilmasse 5a sowie eine Pendelteilmasse 5b angeordnet. Die Führungsrolle 10 umfasst einen mittleren Rollenkörper 13, an den sich beiderseits äußere Rollenkörper 14a und 14b anschließen. Der Außendurchmesser des mittleren Rollenkörpers 13 ist größer als die Außendurchmesser der äußeren Rollenkörper 14a und 14b. Die Langlöcher 8 weisen eine lichte Weite auf, die größer ist als der Außendurchmesser der äußeren Rollenkörper 14a, 14b, sodass Letztere spielbehaftet in den Langlöchern 8 der Pendelteilmassen angeordnet sind. Das Langloch 9 in der Trägerscheibe 2 weist eine lichte Weite auf, die größer ist als der Außendurchmesser des mittleren Rollenkörpers 13, sodass die Führungsrolle 10 spielbehaftet in dem Langloch 9 angeordnet ist. Im Betrieb, das heißt, bei einer Rotation der Fliehkraftpendeleinrichtung 1, werden die Fliehkraftpendel 4 und damit die Pendelteilmassen 5a, 5b und die Führungsrolle 10 radial nach außen gedrückt.
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In dem äußeren Bereich 15 der Trägerscheibe 2 ist in dem Bereich, der durch die Fliehkraftpendel 4 überdeckt bzw. überstrichen wird, jeweils ein Gleitelement 18 angeordnet. Die Gleitelemente 18 sind der besseren Unterscheidbarkeit halber mit dem Bezugszeichen 18a und 18b bezeichnet. Die Gleitelemente 18a, 18b sind an der Trägerscheibe 2 befestigt. Die Gleitelemente 18a, 18b können auf die Trägerscheibe 2 aufgespritzt, geklebt, eingeclipst der eingepresst sein oder auf sonstige Weise stoffschlüssig, formschlüssig oder gegebenenfalls auch reibschlüssig mit dieser verbunden sein. Alternativ können die Gleitelement 18a, 18b auch lose zwischen der Trägerscheibe 2 und den Pendelteilmassen 5a, 5b eingelegt sein.
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Bei einem aufgespritzten Gleitelement 18a, 18b wird auf die Trägerscheibe 2 unmittelbar der Kunststoff aufgespritzt, der das jeweilige Gleitelement 18a, 18b bildet. Die Trägerscheibe 2 wird dazu in eine Spritzgussform eingelegt und an jenen Stellen, an denen die Gleitelemente 18a, 18b angeordnet sein sollen, mit Kunststoff umspritzt. Der Kunststoff kann gegebenenfalls auch mit einer reibungsvermindernden Schicht versehen werden. Ebenso können in der Trägerscheibe Vertiefungen wie zum Beispiel Sacklochbohrungen angebracht werden, in die der Kunststoff hineingepresst wird und so in Umfangsrichtung eine formschlüssige Verbindung zur Festlegung der Gleitelemente 18a, 18b gegenüber der Trägerscheibe 2 bildet.
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Werden die Gleitelemente 18a, 18b eingeclipst, so umfasst die Trägerscheibe 2 Öffnungen oder Durchbrüche, die in die Trägerscheibe 2 bei deren Fertigung eingestanzt sein können oder nachträglich beispielsweise spanend als Bohrungen eingebracht sein können. Die Gleitelemente 18a, 18b umfassen Vorsprünge mit Haken oder dergleichen, die in die Ausnehmungen oder Bohrungen der Trägerscheibe 2 eingedrückt werden und diese auf der gegenüberliegenden Seite oder in von der gegenüberliegenden Seite eingebrachte Vertiefungen eingreifen und diese hintergreifen, sodass eine formschlüssige Verbindung entsteht. Werden die Gleitelemente auf die Trägerscheibe 2 aufgeklebt, so werden die Gleitelemente 18a, 18b zunächst als Kunststoffbauteile vorgefertigt, eine oder beide der aneinander liegenden Oberflächen von Gleitelement 18a, 18b und Trägerscheibe 2 mit Klebstoff versehen, sodann wird das jeweilige Gleitelement 18a, 18b auf die Trägerscheibe 2 aufgedrückt und somit mit dieser verklebt.
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Wie insbesondere aus 3 zu erkennen ist weisen die Gleitelemente 18a, 18b jeweils Ausnehmungen 19a, 19b, 19c auf, die jeweils mit den Ausschnitten 7a, 7b bzw. den Langlöchern 9 in der Trägerscheibe 2 korrespondieren. Die Führungsrollen 10 bzw. Verbindungsbolzen 6 mit den Manschetten 11 werden durch die Gleitelemente 18a, 18b dadurch nicht in ihrer Bewegung behindert. Die Gleitelemente 18a, 18b sind aus einem möglichst verschleißbeständigen reibungsoptimierten Kunststoff gefertigt, können alternativ aber auch aus anderen Werkstoffen gefertigt sein. Vorteilhaft ist es, wenn der Reibungskoeffizient zwischen den Gleitelementen 18a, 18b und den Pendelteilmassen 5a, 5b, welche durch die Werkstoffpaarung bestimmt ist, geringer ist als der Reibungskoeffizient, der sich bei einem direkten Gleiten der Pendelteilmassen 5a, 5b auf der Trägerscheibe 2, was üblicherweise eine Materialpaarung Stahl-Stahl ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 sind die Gleitelemente 18a, 18b jeweils einstückig als Scheibenelemente mit den Ausnehmungen 19a, 19b, 19c gefertigt. Die 4 bis 6 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel mit zweiteiligen Gleitelementen 18a, 18b, die jeweils aus einem inneren Gleitring 20 und einem äußeren Gleitring 21 bestehen. Der innere Gleitring 20 weist Ausnehmungen 22 auf, die an die Kontur der Ausschnitte 7b angepasst sind. Der äußere Gleitring 21 weist Ausnehmungen 23 auf, die an die Kontur der Ausnehmungen 7a angepasst sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 2
- Trägerscheibe
- 3
- Bohrung
- 4
- Fliehkraftpendel
- 5a, 5b
- Pendelteilmassen
- 6
- Verbindungsbolzen
- 7a, 7b
- Ausschnitte
- 8
- Langloch in der Pendelteilmasse
- 9
- Langloch in der Trägerscheibe
- 10
- Führungsrolle
- 11
- Manschette
- 12
- Befestigungsbohrung
- 13
- mittlerer Rollenkörper
- 14a, 14b
- äußere Rollenkörper
- 15
- äußerer Bereich der Trägerscheibe
- 16
- innerer Bereich der Trägerscheibe
- 17
- Verbindungsbereich
- 18a, 18b
- Gleitelement
- 19a, 19b, 19c
- Ausnehmungen
- 20
- innerer Gleitring
- 21
- äußerer Gleitring
- 22
- Ausnehmung
- 23
- Ausnehmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028552 A1 [0002]
- DE 102006028556 A1 [0025]
