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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungstilger, insbesondere Fliehkraftpendel mit zumindest zwei über den Umfang verteilt und in Umfangsrichtung begrenzt verlagerbar an einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Tilgermassenträger aufgenommenen Tilgermassen.
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Drehschwingungstilger dienen insbesondere in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen mit einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine der Drehschwingungsisolation. Hierbei weisen sogenannte, beispielsweise aus der
DE 196 52 730 A1 bekannte konventionelle Drehschwingungstilger über den Umfang verteilt angeordnete Tilgermassen auf, die mittels in Umfangsrichtung wirksamen Federelementen mit dem Tilgermassenträger verbunden sind. Aufgrund deren Wirkprinzip sind diese Drehschwingungstilger auf eine feste Tilgerfrequenz ausgelegt. Weiterhin sind beispielsweise aus den Dokumenten
DE 10 2010 010 674 A1 und
DE 10 2014 217 461 A1 Drehschwingungstilger bekannt, die als sogenannte Fliehkraftpendel ausgebildet sind, deren Tilgermassen auf vorgegebenen Pendelbahnen verlagerbar aufgenommen sind und im Fliehkraftfeld des drehenden Tilgermassenträgers nach radial außen beschleunigt werden, wobei diese bei auftretenden Drehmomentspitzen Energie durch Verlagerung auf den Pendelbahnen entgegen der Wirkung der Fliehkraft nach radial innen aufnehmen. Hierdurch wird ein Drehschwingungstilger mit drehzahladaptiver Tilgerfrequenz gebildet. Durch äußere Einflüsse, beispielsweise bei Fliehkraftpendeln durch die Schwerkraft können die Tilgermassen asynchron zu einander schwingen. Hierdurch nimmt die Qualität des Tilgungsprozesses ab.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines gattungsgemäßen Drehschwingungstilgers. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, einen Drehschwingungstilger mit verbesserter Tilgerwirkung 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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Der vorgeschlagene Drehschwingungstilger, insbesondere ein Fliehkraftpendel weist einen um eine Drehachse, beispielsweise einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine oder eine Getriebeeingangswelle eines Getriebes verdrehbar und drehangetriebenen Tilgermassenträger auf, an dem zumindest zwei über den Umfang verteilte und in Umfangsrichtung begrenzt verlagerbare Tilgermassen aufgenommen sind. Der Drehschwingungstilger kann für sich allein oder in Verbindung mit weiteren Drehschwingungstilgern und/oder Drehschwingungsdämpfern eine Drehschwingungsisolationseinrichtung bilden. Beispielsweise kann der vorgeschlagene Drehschwingungstilger hierzu in einem Zweimassenschwungrad, einer Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung, in der Reibungskupplung selbst, in oder außerhalb eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers oder dergleichen aufgenommen sein.
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Zur Verbesserung der Qualität des vorgeschlagenen Drehschwingungstilgers sind die zumindest zwei Tilgermassen miteinander in Umfangsrichtung spielbehaftet synchronisiert. Dies bedeutet, dass die Verlagerung der Tilgermassen in Umfangsrichtung, beispielsweise der Tilgermassen eines konventionellen Drehschwingungstilgers entlang deren Verlagerung in Wirkungsrichtung der Federelemente beziehungsweise der Tilgermassen wie Pendelmassen eines Fliehkraftpendels entlang einer von den Pendelbahnen der Tilgermassen vorgegebenen Pendelbewegung über einen vorgegebenen Schwingwinkel nach Aufbrauch eines vorgegebenen Spiels zwangsgeführt ist. Eine derartige Führung wie Synchronisierung der Tilgermassen aufeinander vermeidet oder vermindert zumindest eine asynchrone Anregung der Tilgermassen beispielsweise durch Schwerkraft und/oder bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine außerhalb einer ausgelegten Erregerordnung, beispielsweise bei einem Betrieb einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern nach dem Viertaktprinzip mit zwei Zylindern bei ausgelegter Erregerordnung eins des Drehschwingungstilgers.
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Beispielsweise kann die spielbehaftete Synchronisation mittels eines Führungselements vorgesehen sein, welches um die Drehachse des Drehschwingungstilgers angeordnet ist und jeweils spielbehaftet von radial innen in die Tilgermassen eingreift.
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Das Führungselement kann um die Drehachse zentriert oder schwimmend und gegebenenfalls beispielsweise auf einer um die Drehachse angeordneten Nabe oder gegenüber dem Tilgermassenträger drehgelagert sein. Zur Ausbildung einer zusätzlich zu dem eingestellten Spiel in Umfangsrichtung verdrehbaren Lagerung der Tilgermassen gegenüber dem Führungselement können entsprechende Gelenke zwischen Führungselement und Tilgermassen vorgesehen sein. Beispielsweise können zwischen den Tilgermassen und dem Führungselement bevorzugt radial ausgebildete Speichen vorgesehen sein. Die Gelenke können dabei zwischen dem Führungselement und den Speichen ausgebildet sein, wobei jeweils eine Speiche fest wie starr mit einer Tilgermasse verbunden ist. Alternativ können die Speichen fest, beispielsweise einteilig mit dem Führungselement verbunden sein, wobei jeweils ein Gelenk zwischen einer Speiche und einer Tilgermasse ausgebildet ist. Hierzu kann die Speiche radial in eine entsprechende Ausnehmung einer Tilgermasse spielbehaftet engreifen. Schließlich können die Gelenke innerhalb geteilter Speichen untergebracht sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehschwingungstilgers können die Tilgermassen als Pendelmassen entlang von vorgegebenen Pendelbahnen an dem Tilgermassenträger pendelfähig aufgenommen sein. In einem auf diese ausgebildeten Fliehkraftpendel dienen die Tilgermassen durch Ausrichtung im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Tilgermassenträgers wie Pendelmassenträgers und durch Drehschwingungsschwankungen aus dieser Position nach radial innen auf einen kleineren Radius gezwungene Pendelmassen der Schwingungstilgung. Die Pendelbewegung kann dabei durch komplementär ausgebildete Laufbahnen an dem Tilgermassenträger und an den Tilgermassen vorgesehen sein. Im einfachsten Fall kann die Pendelbewegung einem monofilar aufgehängten Pendel nachempfunden sein. Hierbei kann eine Tilgermasse mittels ihrer Laufbahn direkt auf der zugehörigen Laufbahn des Tilgermassenträgers abwälzen. Alternativ kann mittels zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager pro Tilgermasse eine parallele oder trapezförmige bifilare Aufhängung eines Pendels oder eine Freiform einer Pendelbewegung nachgebildet sein. Hierbei kann ein Pendellager aus komplementär in Ausnehmungen des Tilgermassenträgers und der Tilgermassen ausgebildeten Laufbahnen gebildet sein, die axial nebeneinander ausgebildet sind, wobei eine Lagerung der Tilgermassen gegenüber dem Tilgermassenträger mittels eines die Ausnehmungen durchgreifenden, auf den Laufbahnen abrollenden Wälzkörpers, beispielsweise einer Pendelrolle übernommen wird.
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Derartige Drehschwingungstilger können einen als Pendelflansch ausgebildeten Tilgermassenträger aufweisen, an dem beidseitig Tilgermassenteile angeordnet sind.
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Axial gegenüberliegende Tilgermassenteile sind hierbei mittels entsprechende Ausnehmungen des Pendelflanschs durchgreifender Verbindungsmittel miteinander zu jeweils einer Tilgermasse verbunden. Die synchron spielbehaftete Koppelung der Tilgermassen kann an einem einzigen oder an beiden Tilgermassenteilen einer Tilgermasse vorgesehen sein.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Tilgermassenträger aus zwei radial innerhalb und/oder radial außerhalb der Tilgermassen miteinander verbundenen Scheibenteilen gebildet sein, wobei die beiden Scheibenteile die über den Umfang verteilt angeordneten Tilgermassen axial zwischen sich aufnehmen. Die Scheibenteile weisen hierzu jeweils zwei axial gegenüber liegende, gleichartige Ausnehmungen mit Laufbahnen auf, die mit einer Laufbahn einer Ausnehmung in der Tilgermasse und einem die Ausnehmungen übergreifenden und auf den Laufbahnen abwälzenden Wälzkörper wie Pendelrolle ein Pendellager bilden. Die hierbei vorgesehenen Tilgermassen können einteilig ausgebildet sein, wobei das Führungselement beziehungsweise eine mit dieser in Wirkverbindung stehende Speiche von radial innen in eine Ausnehmung der Tilgermasse eingreift. Alternativ können die Tilgermassen mehrteilig ausgebildet, beispielsweise aus axial geschichteten Scheiben wie Blechscheiben gebildet sein. Hierbei kann eine mittlere Scheibe eine entsprechende Ausnehmung für eine eingreifende Speiche oder ein anderes Bauteil des Führungselements aufweisen.
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Die Ausbildung der in dem Führungselement oder in den Tilgermassen vorgesehen Gelenke kann abhängig von der Ausbildung der Pendelbewegung erfolgen. Beispielsweise können die Tilgermassen wie Pendelmassen entlang einer Verlagerung auf den Pendelbahnen gegenüber dem Tilgermassenträger um ihren Schwerpunkt teilrotierend aufgenommen sein, wobei die Gelenke ein Rotationsspiel der Pendelmassen ermöglichen. Hierzu können in Umfangsrichtung bevorzugt beidseitig Kuppen oder Nocken vorgesehen sein, so dass in die Ausnehmungen des Führungselements beziehungsweise Ausnehmungen der Tilgermassen eingreifende Speichen oder dergleichen neben dem Umfangsspiel ein Rotationsspiel erlauben. Alternativ können die Ausnehmungen in radiale Richtung im Wesentlichen glatte Kontaktflächen gegenüber den Speichen aufweisen, wobei die Speichen beispielsweise in Umfangsrichtung kuppen- oder nockenförmig ausgebildete Kontaktflächen aufweisen können. In einer hierzu erweiterten Ausführungsform können die Ausnehmungen in den Tilgermassen nach radial außen beziehungsweise in dem Führungselement nach radial innen erweitert sein, so dass sich abhängig vom Schwingwinkel der Tilgermassen das Umfangsspiel der Synchronisierung von einer Nulllage der Tilgermassen bis zum maximalen Schwingwinkel vergrößert. Dies bedeutet, dass das Spiel abhängig von einer Position an der Pendelbahn variabel eingestellt ist und bevorzugt an einer Nulllage der Pendelmassen minimal ist.
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Die starre beziehungsweise gelenkige Aufnahme der Speichen an den Tilgermassen kann in bevorzugter Weise am Umfang des Schwerpunkts vorgesehen sein. Dies bedeutet, dass bezogen auf die Nulllage einer Tilgermasse die Speichen auf einer Linie zwischen der Drehachse des Tilgermassenträgers und dem Schwerpunkt jeweils einer Tilgermasse angeordnet sind.
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Das vorgegebene Spiel bewirkt einen vorgegebenen Freiwinkel, innerhalb dessen die Pendelmassen wie Tilgermassen eines Fliehkraftpendels frei gegeneinander verlagerbar sind. Der Freiwinkel ist bei weitester Tolerierung auf kleiner 50 % des maximalen Schwingwinkels begrenzt. In bevorzugter Weise beträgt der vorgesehene Freiwinkel weniger als 25 % des maximalen Schwingwinkels, insbesondere weniger als 10 % und im Idealfall weniger als 2 % des maximalen Schwingwinkels der Pendelmassen entlang der Pendelbahnen.
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Das Führungselement und/oder die Speichen können aus Blech gestanzt oder aus Kunststoff beispielsweise mittels eines Spritzgießverfahrens hergestellt sein.
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Bei konventionellen Tilgermassen oder als Pendelmassen ausgelegten Tilgermassen kann das absolute Spiel zwischen einem Kontaktbereich des Führungselements und den Tilgermassen kleiner als 20 mm, bevorzugt kleiner 10 mm, insbesondere kleiner 5 mm und im Idealfall kleiner 2 mm vorgesehen sein.
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Beispielsweise um ein Verlagern der radial oberhalb der Drehachse angeordneten Tilgermassen eines Fliehkraftpendels bei stehendem oder langsam drehendem Tilgermassenträger und vernachlässigbarer Fliehkraft zu verhindern, können die Tilgermassen wie Pendelmassen nach radial innen mittels radial wirksamen Federelemente, beispielsweise Schraubendruckfedern, Schenkelfedern, Blattfedern oder dergleichen elastisch abgestützt sein. In bevorzugter Weise können Schraubendruckfedern um die Speichen angeordnet sein.
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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 Drehschwingungstilger in Ansicht in schematischer Darstellung,
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2 den Drehschwingungstilger der 1 entlang der Schnittlinie A-A,
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3 den Drehschwingungstilger der 1 und 2 entlang der Schnittlinie B-B,
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4 den Drehschwingungstilger der 1 bis 3 entlang der Schnittlinie C-C,
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5 einen gegenüber dem Drehschwingungstilger der 1 bis 4 abgeänderten Drehschwingungstilger in Ansicht in schematischer Darstellung,
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6 ein Detail eines gegenüber den Drehschwingungstilgern der 1 bis 5 abgeänderten Drehschwingungstilgers mit in Nulllage angeordneter Tilgermasse,
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7 das Detail des Drehschwingungstilgers der 6 bei maximalem Schwingungswinkel,
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8 einen Drehschwingungstilger mit gegenüber den Tilgermassen der Drehschwingungstilger der 1 bis 7 abgeänderten Tilgermassen,
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9 ein Detail eines gegenüber dem Drehschwingungstilger der 1 bis 4 abgeänderten Drehschwingungstilgers mit radial elastisch abgestützten Tilgermassen
und
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10 ein Detail eines gegenüber dem Drehschwingungstilger der 5 abgeänderten Drehschwingungstilgers mit radial elastisch abgestützten Tilgermassen.
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Die 1 bis 4 zeigen in der Zusammenschau den als Fliehkraftpendel 2 ausgebildeten Drehschwingungstilger 1 in schematisch dargestellter Ansicht (1) und verschiedenen Teilschnitten entlang der Schnittlinie A-A (2), entlang der Schnittlinie B-B (3) und entlang der Schnittlinie C-C (4), wobei in 1 ein seitliches Seitenteil 4 des Tilgermassenträgers 3 abgenommen ist.
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Der Tilgermassenträger 3 ist verdrehbar um die Drehachse d angeordnet und nimmt hier vier über den Umfang verteilt angeordnete Tilgermassen 6 pendelfähig auf. Die Tilgermassen 6 sind hierzu mittels jeweils zwei in Umfangsrichtung beabstandeter, in üblicher Weise ausgebildeter Pendellager 7 an dem Tilgermassenträger 3 aufgenommen. Der Tilgermassenträger 3 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus den beiden Seitenteilen 4, 5 gebildet, die miteinander mittels der Niete 8 axial beabstandet verbunden sind und zwischen sich die Tilgermassen 6 aufnehmen. Das Seitenteil 4 ist mittels der Nabe 9 drehschlüssig auf einer Welle aufgenommen.
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Um die Tilgermassen 6 aufeinander zu zentrieren und asynchrone Anregungen insbesondere unter Schwerkrafteinfluss und/oder während eines Betriebs der Brennkraftmaschine in Bereichen außerhalb der Erregerordnung des Drehschwingungstilgers 1 zu vermeiden, sind die Tilgermassen 6 miteinander nach Aufbrauch eines vorgegebenen Spiels miteinander synchronisiert. Hierzu ist um die Drehachse schwimmend und durch die Niete 8 radial begrenzt das Führungselement 10 verdrehbar angeordnet, an welchem einteilig vier radial erweiterte Speichen 11 aufgenommen sind, die mit Spiel 12 in Umfangsrichtung in radial ausgebildete Ausnehmungen 13 der Tilgermassen 6 eingreifen. In der gezeigten Ausführungsform ist mittels der Pendellager 7 eine trapezförmig bifilare Pendelbewegung der Tilgermassen eingestellt, so dass diese in zumindest geringem Maße während ihrer Pendelbewegung um ihren Schwerpunkt rotieren. Die Ausnehmungen 13 weisen daher in Umfangsrichtung erweiterte Kuppen 14 mit Kontaktflächen unter Bildung der radial innerhalb der Tilgermassen 6 angeordneten Gelenke 15 gegenüber den Speichen 11 auf, um eine derartige Rotation der Tilgermassen 6 zu ermöglichen.
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Durch das Führungselement 10 mit den Speichen 11 und das zwischen den Tilgermassen 6 und den Speichen 11 eingestellte Spiel 12 ist eine Relativbewegung der Tilgermassen 6 gegeneinander bis zum Aufbrauch des Spiels 12 möglich, um beispielsweise Fertigungstoleranzen, prinzipbedingte Bewegungstoleranzen oder dergleichen auszugleichen. Nach Aufbrauch des Spiels 12 werden die Tilgermassen 6 entlang der durch die Pendellager vorgegebenen Pendelbahnen synchron verlagert, so dass asynchrone Bewegungen der Tilgermassen 6, die unkontrollierte Anschläge dieser aneinander und an dem Tilgermassenträger mit einer damit verbundenen Geräuschbildung sowie eine verschlechterte Isolationsleistung zur Tilgung von Drehschwingungen verursachen können, vermieden werden.
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Die 5 zeigt den dem Drehschwingungstilger 1 der 1 bis 4 ähnlichen Drehschwingungstilger 1a in Ansicht mit abgenommenem vorderen Seitenteil mit Blick auf das den Tilgermassenträger 3a mit dem vorderen Seitenteil bildende hintere Seitenteil 5a und die Tilgermassen 6a. Im Unterschied zu dem Drehschwingungstilger 1 sind die Speichen 11a fest mit den Tilgermassen 6a verbunden. Zur Bildung der radial innerhalb der Tilgermassen 6a angeordneten Gelenke 15a greifen die Speichen 11a radial nach innen mit Spiel 12a in Ausnehmungen 13a des Führungselements 10a ein. Es versteht sich, dass zur Ausbildung der Gelenke 15a ebenfalls nicht gezeigte, den Kuppen 14 der 1 entsprechende Kuppen an den Ausnehmungen 13a vorgesehen sein können.
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Die 6 und 7 zeigen ein Detail eines gegenüber dem Drehschwingungstilger 1 der 1 bis 4 abgewandelten Drehschwingungstilgers 1b. Hierbei sind die Ausnehmungen 13b nach radial außen kontinuierlich erweitert. In die Ausnehmungen greift jeweils eine Speiche 11b des Führungselements 10b ein, die radial außen in Umfangsrichtung erweiterte Kuppen 14b aufweist. 6 zeigt dabei die Tilgermasse 6b in Nulllage, während 7 die Tilgermasse 6b in ausgelenktem Zustand zeigt.
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Durch die Relativbewegungen von Kuppen 14b und Tilgermasse 6b vergrößert sich aufgrund der Ausbildung der Ausnehmungen 14b das Spiel 12b mit zunehmender Verlagerung der Tilgermasse 6b aus der Nulllage. Es versteht sich, dass die Ausnehmungen 14b auch sich nach radial innen erweiternd ausgebildet sein können.
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Die 8 zeigt eine Abwandlung des Drehschwingungstilger 1 der 1 bis 4.
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Das Detail des Drehschwingungstilgers 1c zeigt eine gebaute Form der zwischen den beiden den Tilgermassenträger 3c bildenden Seitenteilen 4c, 5c angeordneten Tilgermassen 6c bestehend aus zwei äußeren Scheibenteilen 16c und einem mittleren Scheibenteil 17c. Die Scheibenteile 16c, 17c sind radial außen mittels der Niete 18c miteinander verbunden. Das mittlere Scheibenteil 17c weist die Ausnehmung 13c auf, in die die mit dem Führungselement verbundene Speiche 11c von radial innen eintaucht.
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Die 9 und 10 zeigen als mögliche Abwandlungen für die Drehschwingungstilger 1 und 1a der 1 bis 5 jeweils nach radial innen elastisch abgestützte Tilgermassen 6, 6a. Hierzu ist zwischen den Tilgermassen 6, 6a und den Führungselementen 10, 10a ein Federelement 19, 19a angeordnet. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Federelement 19, 19a jeweils als Schraubendruckfeder 20, 20a ausgebildet, welches um die Speichen 11, 11a angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungstilger
- 1a
- Drehschwingungstilger
- 1b
- Drehschwingungstilger
- 1c
- Drehschwingungstilger
- 2
- Fliehkraftpendel
- 3
- Tilgermassenträger
- 3a
- Tilgermassenträger
- 3c
- Tilgermassenträger
- 4
- Seitenteil
- 4c
- Seitenteil
- 5
- Seitenteil
- 5a
- Seitenteil
- 5c
- Seitenteil
- 6
- Tilgermasse
- 6a
- Tilgermasse
- 6b
- Tilgermasse
- 6c
- Tilgermasse
- 7
- Pendellager
- 8
- Niet
- 9
- Nabe
- 10
- Führungselement
- 10a
- Führungselement
- 10b
- Führungselement
- 11
- Speiche
- 11a
- Speiche
- 11b
- Speiche
- 11c
- Speiche
- 12
- Spiel
- 12a
- Spiel
- 12b
- Spiel
- 13
- Ausnehmung
- 13a
- Ausnehmung
- 13b
- Ausnehmung
- 13c
- Ausnehmung
- 14
- Kuppe
- 14b
- Kuppe
- 15
- Gelenk
- 15a
- Gelenk
- 16c
- Scheibenteil
- 17c
- Scheibenteil
- 18c
- Niet
- 19
- Federelement
- 19a
- Federelement
- 20
- Schraubendruckfeder
- 20a
- Schraubendruckfeder
- 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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- DE 19652730 A1 [0002]
- DE 102010010674 A1 [0002]
- DE 102014217461 A1 [0002]
