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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelmassenträger und über den Umfang verteilt mittels Pendellagern im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträgers pendelfähig aufgenommenen Pendelmassen, wobei jeweils ein Federelement mit seinen Endseiten zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Pendelmassen in Umfangsrichtung wirksam angeordnet ist.
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Gattungsgemäße Fliehkraftpendel dienen der Drehschwingungsisolation insbesondere in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen mit einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine. Hierbei sind an einem mit der Kurbelwelle drehenden Pendelmassenträger über den Umfang verteilt Pendelmassen aufgenommen, die mittels Pendellagern entlang von Pendelbahnen pendelfähig an dem Pendelmassenträger aufgenommen sind und bei drehendem Pendelmassenträger fliehkraftbedingt nach radial außen beschleunigt werden. Die Pendelmassen tilgen auftretende Drehschwingungen durch Verlagerung auf ihren Pendelbahnen entgegen der Fliehkraft und bilden dadurch einen drehzahladaptiven Drehschwingungstilger.
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Um die Pendelmassen besser miteinander bezüglich ihrer Pendelbewegungen zu synchronisieren, sind aus den Dokumenten
DE 10 2014 217 251 A1 ,
WO15/149789 A1 und
WO15/144169 A1 beispielsweise Druckfedern bekannt, die zwischen jeweils zwei benachbarten Pendelmassen in Umfangsrichtung wirksam verspannt sind. Hierbei offenbaren die Dokumente
DE 10 2014 217 251 A1 und
WO2015/149789 A1 jeweils Fliehkraftpendel mit einem als Pendelflansch ausgebildeten Pendelmassenträger, an dem beidseitig Pendelmassenteile über den Umfang verteilt angeordnet sind. Die Pendelmassen werden jeweils mittels zwei axial gegenüber liegenden Pendelmassenteilen gebildet, indem diese mittels Ausnehmungen des Pendelflanschs durchgreifender Verbindungsmittel miteinander verbunden sind.
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Aus der
WO2015/149789 A1 sind, um ein Ausknicken der Federelemente zu vermeiden, die Federelemente beidseitig an Federschuhen aufgenommen, die verdrehbar in die Pendelmassen eingehängt sind. Die Federelemente selbst stützten sich endseitig nicht verdrehbar an den Pendelmassen ab.
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Die
WO2015/144169 A1 offenbart ein Fliehkraftpendel, bei dem der Pendelmassenträger aus zwei Seitenteilen gebildet ist, die an einem axial erweiterten Aufnahmebereich die Pendelmassen über den Umfang verteilt pendelfähig aufnehmen, wobei die Pendellager jeweils zwischen den Pendelmassen und den beiden Seitenteilen ausgebildet sind.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Fliehkraftpendels. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine verschleißarme Anordnung von Federelementen zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Pendelmassen vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel enthält einen um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelmassenträger, an welchem über den Umfang verteilt mittels bevorzugt jeweils zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager Pendelmassen aufgenommen sind. Aufgrund der Pendellager, welche beispielsweise jeweils eine auf Laufbahnen der Pendelmassen und des Pendelmassenträgers abwälzenden Pendelrolle enthalten, sind die Pendelmassen beispielsweise entsprechend einem Pendel mit parallel oder trapezförmig angeordneten Pendelfäden im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträgers pendelfähig aufgenommen. Die Laufbahnen können dabei an bogenförmig und komplementär in den Pendelmassen und in dem Pendelmassenträger ausgebildeten Ausnehmungen vorgesehen sein, wobei jeweils eine Pendelrolle axial gegenüberliegende Ausnehmungen durchgreift und damit einen Dreipunktkontakt zwischen Pendelmassenträger und Pendelmassen entlang der Pendelbahn beziehungsweise des Schwingwinkels der Pendelmassen ausbildet und damit die Pendelmassen stabil gegenüber dem Pendelmassenträger führt. Je nach Ausbildung des Pendelmassenträgers als Pendelflansch mit zwei beidseitig angeordneten, eine Pendelmasse bildenden Pendelmassenteilen oder zwei, einen axialen Abstand zwischen den Ausnehmungen ausbildenden Seitenteilen und axial dazwischen angeordneten Pendelmassen ist der Dreipunktkontakt jeweils entlang der Pendelbahn der Pendelmassen durch zwei Pendelmassenteile und den Pendelflansch oder zwei Seitenteile des Pendelmassenträgers und eine Pendelmasse gebildet.
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In Umfangsrichtung wirksam und jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Pendelmassen sind Federelemente, beispielsweise Schraubendruckfedern vorgesehen, die mittels ihrer Endseiten wie Federenden wirksam an jeweils einer Pendelmasse, bevorzugt an einer umfangsseitigen Stirnseite angeordnet sind, beispielsweise bei maximaler Entfernung der Pendelmassen auf einer maximal äußeren Anordnung, das bedeutet beispielsweise an der Mitte wie Maximum beziehungsweise Minimum der bogenförmigen Laufbahnen der Pendellager, leicht vorgespannt sein können und bei minimaler Annäherung der benachbarten Pendelmassen zueinander an den äußersten Enden der Pendelbahnen, das bedeutet bei maximalem Schwingwinkel der Pendelmassen, maximal komprimiert sind. Bei maximalem Schwingwinkel kann eine Blocklage von als Schraubendruckfedern ausgebildeten Federelementen vorgesehen sein, es ist jedoch vorteilhaft, wenn eine Blocklage der Schraubendruckfedern vermieden wird.
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Um den Verschleiß der Federelemente beispielsweise durch direkte Reibung an den Pendelmassen zu vermeiden beziehungsweise zumindest zu verringern und/oder eine Auslenkung der Federelemente aus der Ebene ihrer Wirkrichtung zu vermeiden, ist zumindest ein Federende des Federelements gegenüber der Umfangsrichtung verdrehbar gegenüber der Pendelmasse angeordnet. Hierbei werden die Federelemente gegenüber den Pendelmassen in der Weise verdrehbar derart angelenkt, dass die Federelemente ohne Ausbildung von Reibung gegenüber den Pendelmassen, beispielsweise infolge von Relativbewegungen bei Winkelversatz und/oder dergleichen ausgleichen können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform eines Fliehkraftpendels kann der Ausgleich dadurch erfolgen, dass das zumindest eine Federende mittels eines dieses zumindest teilweise umgreifenden Federschuhs verdrehbar gegenüber der Pendelmasse angeordnet ist. Hierbei wird eine gleichmäßige Anlage des Federendes des Federelements an dem Federschuh erzielt und eine Verdrehung zwischen Federelement und Pendelmasse ausschließlich zwischen dem Federschuh und der Pendelmasse ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Fliehkraftpendels können beide Federenden der Federelemente in jeweils gegenüber den Pendelmassen verdrehbar angeordneten Federschuhen aufgenommen sein. Hierbei können sich die Federschuhe zumindest in komprimiertem Zustand des von diesem aufgenommenen Federelements in Umfangsrichtung ineinander greifen, so dass ein wirksamer Ausknickschutz für die Federelemente gebildet wird. Beispielsweise können in den Innenraum der als Schraubendruckfedern ausgebildeten Federelemente Vorsprünge eingreifen, die sich übergreifen. Beispielsweise können die Vorsprünge als Stift und Hülse ausgebildet sein, wobei der Stift bei zunehmender Annäherung der benachbarten Pendelmassen in die Hülse eingreift. Die Vorsprünge können vor einer Blocklage der Federelemente einen weichen Anschlag ausbilden. Hierzu und/oder zu anderen Zwecken können die Federschuhe aus Kunststoff hergestellt sein. Desweiteren kann vorgesehen sein, dass weder Federschuhe noch Federelemente bei sich annähernden Pendelmassen eine Blocklage beziehungsweise einen Anschlag bilden. Es versteht sich, dass die die Federelemente auch innerhalb von Hohlräumen der Vorsprünge der Federschuhe geführt und dadurch beispielsweise gekapselt aufgenommen und geführt sein können.
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Um insbesondere Bauraum in Umfangsrichtung zu sparen und gegebenenfalls die Federschuhe nach radial außen abzustützen, kann der zumindest eine Federschuh in eine Einsenkung der Pendelmasse eingelassen sein. Dies bedeutet, dass die Pendelmassen an einer oder bevorzugt an ihren beiden Stirnseiten in Umfangsrichtung eine in Umfangsrichtung eingesenkte Ausnehmung ausbilden, in die der beziehungsweise die Federschuhe eintauchen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Verdrehbewegung zwischen Federschuhen und der Pendelmasse mittels einer Wälzbewegung vorgesehen. Dies bedeutet, dass zwischen Federschuh und Pendelmasse ein Wälzkörper vorgesehen ist, der in dem Federschuh oder in der Pendelmasse verliersicher untergebracht ist. Der Wälzkörper kann als Rolle, Tonne, Kugel oder dergleichen ausgebildet sein. Der Wälzkörper kann in der Pendelmasse verliersicher aufgenommen sein. Es hat sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Wälzkörper in Form einer Kugel ausgebildet ist und in dem bevorzugt aus Kunststoff hergestellten Federschuh verliersicher und verdrehbar untergebracht ist.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform des Fliehkraftpendels kann der zumindest eine Federschuh verdrehbar in der Pendelmasse eingehängt sein.
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Je nach Ausbildung des Anlagekontakts des Federelements an dem Federschuh kann der Querschnitt des Federelements an der Anlagefläche kreisrund ausgebildet sein. Beispielsweise können die Federenden der Federelemente im Querschnitt rechteckig mit gerundeten Kanten ausgebildet sein, so dass eine verbesserte Ausbildung der Anlagefläche an einem rechteckig ausgebildeten Vorsprung des Federschuhs oder eine verbesserte Vorspannung gegenüber diesem erfolgen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels kann der Pendelmassenträger als Pendelflansch ausgebildet sein, wobei beidseitig des Pendelflanschs Pendelmassenteile angeordnet sind und die jeweils axial gegenüber liegenden Pendelmassenteile mittels Ausnehmungen des Pendelflanschs durchgreifender Verbindungsteile jeweils zu einer Pendelmasse verbunden sind. Die verdrehbare Anordnung der Federelemente an den Pendelmassen kann dabei beispielsweise unter Aufnahme dieser an einem Federschuh an einem oder beiden Pendelmassenteilen und/oder an dem Verbindungsmittel der Pendelmassenteile erfolgen. Beispielsweise kann eine Wälzfläche für einen an den Federschuhen aufgenommenen Wälzkörper, beispielsweise eine Kugel an beiden Pendelmassenteilen und an dem Verbindungsmittel, ausschließlich an beiden Pendelmassenteilen partiell oder ausschließlich an dem Verbindungsmittel, beispielsweise einer flächigen Zwischenscheibe ausgebildet sein.
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Im Falle einer gelenkigen Aufnahme wie Einhängung der Federschuhe in der Pendelmasse kann diese beispielsweise axial gegenüberliegend in den Pendelmassenteilen, an einem einzigen Pendelmassenteil oder an dem Verbindungsmittel vorgesehen sein. Die gelenkige Aufnahme der Federschuhe an der Pendelmasse kann durch in Öffnungen der Pendelmassenteile und/oder Verbindungsmittel eingreifende Vorsprünge erfolgen, indem an den Federschuhen entsprechende axiale Nocken ausgebildet sind. Alternativ kann ein Bolzen vorgesehen sein, der axial fluchtende Öffnungen des Federschuhs und der Pendelmassen und/oder Verbindungsmittel durchgreift. Entsprechend können bei einem Fliehkraftpendel, bei dem der Pendelmassenträger aus zwei Seitenteilen gebildet ist, die die Pendelmassen axial zwischen sich aufnehmen, Wälzflächen für einen an den Pendelmassen aufgenommenen Federschuh an den Stirnseiten der benachbarten Pendelmassen ausgebildet sein. Zusätzlich können die Federschuhe an den Seitenteilen geführt sein. Hierzu können an den Seitenteilen entsprechende bogenförmige Schlitze ausgebildet sein, in die Vorsprünge der Federschuhe eingreifen. Beispielsweise können die Bolzen zur verdrehbaren Aufnahme der Federschuhe an den Pendelmassen axial erweitert sein und axial in die Schlitze eingreifen.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 einen Schnitt durch ein Fliehkraftpendel,
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2 das Fliehkraftpendel der 1 in Ansicht,
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3 ein Detail der 2,
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4 eine gegenüber der 1 bis 3 alternative Ausführungsform eines Fliehkraftpendels in Detailansicht,
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5 einen Schnitt durch das Fliehkraftpendel der 4 entlang der Schnittlinie A-A,
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6 einen Schnitt durch das Fliehkraftpendel der 4 entlang der Schnittlinie B-B,
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7 eine gegenüber den Fliehkraftpendeln der 1 bis 6 alternative Ausführungsform eines Fliehkraftpendels in Detailansicht,
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8 einen Schnitt durch das Fliehkraftpendel der 7 entlang der Schnittlinie W-W,
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9 einen Schnitt durch das Fliehkraftpendel der 7 entlang der Schnittlinie X-X
und
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10 einen dem Schnitt der 9 entsprechenden Schnitt mit einer veränderten Aufnahme der Federelemente.
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Die 1 und 2 zeigen in der Zusammenschau das Fliehkraftpendel 1 im Schnitt mit den beiden den um die Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelmassenträger 2 bildenden Seitenteilen 3, 4 (1) und in Ansicht bei abgenommenem vorderem Seitenteil 3 (2). Die Seitenteile 3, 4 liegen radial innen aneinander und sind miteinander vernietet. Radial außen sind die Seitenteile 3, 4 axial erweitert und nehmen zwischen sich die über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen 5 auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Pendelmassen 5 aus mehreren Blechscheiben gebaut ausgebildet und mittels Nieten 6 miteinander vernietet.
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Die Pendelmassen 5 sind mittels jeweils zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager 7 an den Seitenteilen 3, 4 entlang von Pendelbahnen über einen vorgegebenen Schwingwinkel pendelfähig aufgehängt. Hierzu weisen die Pendellager 7 jeweils eine Pendelrolle 8 auf, welche auf bogenförmigen Laufbahnen 9, 10 der in die Pendelmassen 5 und in die Seitenteile 3, 4 eingebrachten Ausnehmungen 11, 12 abwälzt.
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Zwischen den Stirnseiten 13, 14 in Umfangsrichtung benachbarter Pendelmassen 5 sind jeweils die in Umfangsrichtung wirksamen Federelemente 15 – hier Schraubendruckfedern 16 – angeordnet. Um Reibung mit einem damit verbundenen Verschleiß, ungleiche Federbeaufschlagung oder dergleichen zu verhindern oder zu vermindern, sind die Federelemente 15 gegenüber den Pendelmassen gegenüber der Umfangsrichtung der Federelemente 15, also gegenüber ihrer Längs- beziehungsweise Wirkachse verdrehbar angeordnet. Hierzu sind die Federenden 17 jeweils in Federschuhen 18, 19 aufgenommen und von diesen beaufschlagt. Die Federschuhe 18, 19 stehen mittels der Wälzkörper 20 – hier Kugeln 21 – mit den Pendelmassen 5 über einen Wälzkontakt und damit gegenüber diesen verdrehbar in Verbindung. Die Federschuhe 18, 19 sind jeweils in Umfangsrichtung in Einsenkungen 22 der Pendelmassen eingesenkt. Die Einsenkungen 22 bilden damit eine gerundete Wälzfläche 23 für die verdrehbar in den Federschuhen 18, 19 aufgenommenen Kugeln 21.
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Die 3 zeigt das Detail D der 2 mit den beiden Federschuhen 18, 19 und dem als Schraubendruckfeder 16 ausgebildeten Federelement 15. Der Federschuh 18 weist einen erweiterten, stiftartigen Vorsprung 24 auf, der bei Komprimierung des Federelements 15 in den hülsenartig erweiterten Vorsprung 25 des Federschuhs 19 eintaucht, so dass ein Ausknicken des Federelements 15 unter Fliehkrafteinwirkung vermieden wird. Die Federenden 17 der Schraubendruckfedern 16 sind jeweils in den Federschuhen 18, 19 fest aufgenommen und abgestützt. Die Schraubendruckfeder 16 umgibt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel den stiftartigen Vorsprung 24 und ist innerhalb des hülsenartigen Vorsprungs 25 geführt.
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Die 4 bis 6 zeigen in der Zusammenschau ein teilweise dargestelltes, im Wesentlichen dem Fliehkraftpendel 1 der 1 und 2 entsprechendes Fliehkraftpendel 1a, bei dem die Aufnahme und Führung der als Schraubendruckfedern 16a ausgebildeten Federelemente 15a durch die Federschuhe 18a, 19a in veränderter Weise als in dem Fliehkraftpendel 1 ausgebildet ist. Die Vorsprünge 24a, 25a der Federschuhe 18a, 19a greifen dabei innerhalb des Federraums der Schaubendruckfedern 16a ineinander. Dies bedeutet, dass die Schraubendruckfedern 16a jeweils außerhalb der Vorsprünge 24a, 25a um diese angeordnet sind und die Federenden 17a sich jeweils an radial erweiterten Anschlägen abstützen. Die Federschuhe 18a, 19a weisen in gleicher Weise wie in dem Fliehkraftpendel der 1 und 2 jeweils einen Wälzkörper 20a wie Kugel 21a verdrehbar auf, der an der Wälzfläche 23a der Einsenkung 22a in den Pendelmassen 5a abwälzt. Wie insbesondere aus den Schnittdarstellungen entlang der Schnittlinien A-A und B-B der 4 hervorgeht, sind die Federschuhe 18a, 19a und damit die Kugeln 21a und Federelemente 15a von den den Pendelmassenträger 2a bildenden Seitenteilen 3a, 4a axial verliersicher umgeben. Die Einsenkungen 22a in den Pendelmassen 5a bilden dabei die Wälzflächen 23a für die Kugeln 21a und stützen die Federschuhe 18a, 19a nach radial außen gegen Fliehkraft ab.
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Die 7 bis 9 zeigen in der Zusammenschau das Fliehkraftpendel 1b in Teildarstellung in Ansicht und im Schnitt entlang der Schnittlinien W-W und X-X der 7.
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Im Gegensatz zu den Fliehkraftpendeln 1, 1a der 1 bis 6 ist die Verdrehbarkeit der Federelemente 15b in Form der hier dargestellten Schraubendruckfedern 16b nicht über eine Wälzlagerung sondern mittels einer verdrehbaren Aufhängung der Federschuhe 18b, 19b in den Pendelmassen 5b vorgesehen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen hierzu die Federschuhe 18b, 19b und die äußeren Blechscheiben 26b axial fluchtende Öffnungen 28b, 29b auf, die der Bolzen 30b durchgreift. Die mittlere Blechscheibe 27b der Pendelmassen 5b weist beidseitig an den Stirnseiten 13b, 14b der Pendelmassen 5b eine Einsenkung 22b auf, in die jeweils ein Federschuh 18b, 19b eintaucht. Zusätzlich kann – wie hier gezeigt – der Bolzen 30b axial verbreitert sein und Führungen 31b aufweisen, die jeweils endseitig in die Längsschlitze 32b der Seitenteile 3b, 4b des Pendelmassenträgers 2b eintauchen und in diesen geführt werden.
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In Abänderungen zu der Aufnahme der kreisrund ausgebildeten Federenden 17b der Schraubendruckfedern 16b an den schmal ausgebildeten Federschuhen 18b, 19b wie in 9 gezeigt, sind die Federenden 17c der Schraubendruckfedern 16c der 10 im Querschnitt rechteckig mit gerundeten Ecken ausgebildet, so dass eine verbesserte Anpassung und Führung der Schraubendruckfedern 16c durch die schmal ausgebildeten Federschuhe 18b, 19b erfolgen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 1a
- Fliehkraftpendel
- 1b
- Fliehkraftpendel
- 2
- Pendelmassenträger
- 2a
- Pendelmassenträger
- 2b
- Pendelmassenträger
- 3
- Seitenteil
- 3a
- Seitenteil
- 3b
- Seitenteil
- 4
- Seitenteil
- 4a
- Seitenteil
- 4b
- Seitenteil
- 5
- Pendelmasse
- 5a
- Pendelmasse
- 5b
- Pendelmasse
- 6
- Niet
- 7
- Pendellager
- 8
- Pendelrolle
- 9
- Laufbahn
- 10
- Laufbahn
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Stirnseite
- 13b
- Stirnseite
- 14
- Stirnseite
- 14b
- Stirnseite
- 15
- Federelement
- 15a
- Federelement
- 15b
- Federelement
- 16
- Schraubendruckfeder
- 16a
- Schraubendruckfeder
- 16b
- Schraubendruckfeder
- 16c
- Schraubendruckfeder
- 17
- Federende
- 17a
- Federende
- 17b
- Federende
- 17c
- Federende
- 18
- Federschuh
- 18a
- Federschuh
- 18b
- Federschuh
- 19
- Federschuh
- 19a
- Federschuh
- 19b
- Federschuh
- 20
- Wälzkörper
- 20a
- Wälzkörper
- 21
- Kugel
- 21a
- Kugel
- 22
- Einsenkung
- 22a
- Einsenkung
- 22b
- Einsenkung
- 23
- Wälzfläche
- 23a
- Wälzfläche
- 23b
- Wälzfläche
- 24
- Vorsprung
- 24a
- Vorsprung
- 25
- Vorsprung
- 25a
- Vorsprung
- 26b
- Blechscheibe
- 27b
- Blechscheibe
- 28b
- Öffnung
- 29b
- Öffnung
- 30b
- Bolzen
- 31b
- Führung
- 32b
- Längsschlitz
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014217251 A1 [0003, 0003]
- WO 15/149789 A1 [0003]
- WO 15/144169 A1 [0003]
- WO 2015/149789 A1 [0003, 0004]
- WO 2015/144169 A1 [0005]
