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Die Erfindung betrifft eine drehzahladaptive Tilgereinrichtung insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit drehschwingungsbehafteter Brennkraftmaschine mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Trägerteil, an dem mittels Pendellagern über den Umfang verteilt im Fliehkraftfeld der um die Drehachse drehenden Tilgereinrichtung entlang einer vorgegebenen Pendelbahn über einen Schwingwinkel pendelfähige Pendelmassen aufgenommen sind.
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Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen weisen eine drehschwingungsbehaftete Brennkraftmaschine auf, so dass zu deren Beruhigung unterschiedliche Drehschwingungsisolationseinrichtungen, beispielsweise Drehschwingungsdämpfer, Tilgereinrichtungen wie beispielsweise Fliehkraftpendel und/oder andere Massetilger bekannt sind.
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Als Fliehkraftpendel ausgebildete Tilgereinrichtungen dienen der drehzahladaptiven Drehschwingungsisolation. Die Drehschwingungsisolierung erfolgt, indem im Fliehkraftfeld pendelnd an einem Trägerteil aufgehängte Pendelmassen zwischenzeitlich von Drehmomentspitzen eingetragene Energie als potentielle Energie speichern und danach wieder an den Antriebsstrang abgeben.
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Wie beispielsweise aus den Druckschriften
W02014/023303 A1 und
DE 10 2013 201 981 A1 bekannt, können ein oder mehrere Fliehkraftpendel an einem Drehschwingungsdämpfer, entsprechend der Druckschrift
W02014/114 280 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.
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Hierbei sind die Pendelmassen an einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Trägerteil wie beispielsweise einem Pendelmassenträger mittels zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager entlang einer durch Pendellager vorgegebenen Pendelbahn im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Trägerteils pendelfähig aufgenommen. Die Effektivität der Drehschwingungsisolation hängt dabei neben der Masse der Pendelmassen wesentlich von deren Radius gegenüber der Drehachse ab.
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Weiterhin ist in der nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2017 130 544.0 eine Ringpendeleinrichtung beschrieben, bei der zwei begrenzt um eine Drehachse gegeneinander verdrehbare Masseeinheiten vorgesehen sind, von denen eine Masseeinheit als Trägerteil ausgebildet und drehangetrieben ist und zwischen den beiden Masseeinheiten über den Umfang verteilt angeordnete Pendelmassen vorgesehen sind, wobei zwischen diesen und einer Masseeinheit Pendellager und zwischen diesen und der anderen Masseeinheit eine radial begrenzte Bewegung der Pendelmassen zulassende Drehlager vorgesehen sind.
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Die aufgeführten Tilgereinrichtungen sind auf eine feste Tilgerordnung eingestellt. Beispielsweise aufgrund der Eigenbewegung der Pendelmassen kann es zu Nichtlinearitäten der eingestellten Tilgerordnung einer drehzahladaptiven Tilgereinrichtung kommen, die sich negativ auf das Isolationsverhalten der Tilgereinrichtung auswirkt. Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer drehzahladaptiven Tilgereinrichtung. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine drehzahladaptive Tilgereinrichtung vorzuschlagen, die über den vorgesehenen Drehzahlbereich eine verbesserte Drehschwingungsisolation aufweist.
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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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Die vorgeschlagene Tilgereinrichtung ist insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit drehschwingungsbehafteter Brennkraftmaschine vorgesehen und dient der Drehschwingungsisolation von Drehschwingungen. Hierzu enthält die Tilgereinrichtung ein um eine Drehachse verdrehbar angeordnetes Trägerteil, an dem mittels Pendellagern über den Umfang verteilt im Fliehkraftfeld der um die Drehachse drehenden Tilgereinrichtung entlang einer vorgegebenen Pendelbahn über einen Schwingwinkel pendelfähige Pendelmassen aufgenommen sind.
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Die vorgeschlagene Tilgereinrichtung kann in unterschiedlichen Ausführungsformen ausgebildet sein, beispielsweise kann die Tilgereinrichtung als Fliehkraftpendel ausgebildet sein, bei dem das Trägerteil als drehangetriebener Pendelmassenträger ausgebildet ist, an dem die Pendelmassen mittels jeweils zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager aufgenommen sind.
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Beispielsweise kann ein Fliehkraftpendel radial innerhalb einer der Federeinrichtung eines Drehschwingungsdämpfer zur drehzahladaptiven Drehschwingungstilgung angeordnet sein. An einem Pendelmassenträger sind über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet, die mittels Pendellagern an dem Pendelmassenträger aufgenommen sind. Die Pendellager sind aus komplementären Laufbahnen in dem Pendelmassenträger und in den Pendelmassen gebildet, auf denen eine Pendelrolle abwälzt. Die Auswahl der Krümmung der Laufbahnen, die eine entsprechende Pendelbahn der Pendelmassen vorgeben, die Ausbildung der Pendelrolle als Stufenrolle oder als Pendelrolle mit konstantem Durchmesser, der Abstand des Schwerpunkts der Pendelmasse zur Drehachse und dergleichen geben dabei die Eigenschaften des Fliehkraftpendels, insbesondere die auf die Haupterregerordnung der Brennkraftmaschine abgestimmte Tilgerordnung vor. Hierbei werden die Pendelmassen aufgrund des um die Drehachse drehenden Drehschwingungsdämpfers im Fliehkraftfeld nach radial außen beschleunigt und von Drehschwingungen zu kleineren, die Drehschwingungen tilgenden Radien verlagert, so dass fliehkraftabhängig und damit drehzahladaptiv eine Beruhigung des am Pendelmassenträger anliegenden Drehmoments eintritt.
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Das Fliehkraftpendel kann beispielsweise in mehreren Ausführungsformen ausgebildet sein. In einer ersten Ausführungsform ist der Pendelmassenträger als Pendelflansch ausgebildet, an dem beidseitig Pendelmassen angeordnet sind. Die axial gegenüber liegenden Pendelmassen sind dabei mittels Verbindungsmitteln axial beabstandet und verbunden und bilden damit Pendelmasseneinheiten. Bevorzugt zwei in Umfangsrichtung beabstandete Pendellager pro Pendelmasseneinheit enthalten dabei Laufbahnen in den axial gegenüberliegenden Pendelmassen und eine Laufbahn in dem Pendelflansch, wobei die Laufbahnen eine Pendelrolle axial übergreift und auf diesen abwälzt.
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In einer weiteren Ausführungsform des Fliehkraftpendels kann der Pendelmassenträger aus zwei Seitenteilen gebildet sein, welche zwischen sich einen axialen Freiraum bilden, in dem die Pendelmassen aufgenommen sind. Die bevorzugt zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Pendellager pro Pendelmasse sind jeweils aus Laufbahnen in den Seitenteilen und aus einer Laufbahn in der Pendelmasse gebildet, auf denen eine die Laufbahnen axial übergreifende Pendelrolle abwälzt.
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In einer weiteren Ausführungsform können die Pendelmassen in Ausnehmungen des als Pendelflansch ausgebildeten Pendelmassenträgers untergebracht sein, wobei zur Bildung bevorzugt zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager Laufbahnen in den Ausnehmungen und an den Pendelmassen axial auf gleicher Höhe und radial übereinander angeordnet sind. Hierbei wälzt eine Pendelrolle im axialen Bauraum des Pendelmassenträgers zwischen den Laufbahnen des Pendelmassenträgers und der Pendelmasse ab. Durch radiales Überschneiden beidseitig an dem Pendelmassenträger angeordneter, mit den Pendelmassen verbundener Scheiben, die als zusätzliche Masseteile ausgebildet sein können, ist die Pendelrolle in dem jeweiligen Pendellager verliergesichert aufgenommen.
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Weiterhin kann die Tilgereinrichtung als Ringpendeleinrichtung ausgebildet sein. Diese Ringpendeleinrichtung enthält zwei um eine Drehachse gegeneinander begrenzt verdrehbar angeordnete Masseeinheiten, wobei eine Masseeinheit von außen beispielsweise von einer Brennkraftmaschine drehangetrieben ist. Diese Masseeinheit kann beispielsweise direkt mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden, in ein Einmassenschwungrad, einen Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad, in das Gehäuse eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers oder in eine andere Antriebsstrangeinrichtung integriert sein. Die andere Masseeinheit kann eine Tilgermasse, beispielsweise eine Ringtilgermasse bilden, die aus einem einzelnen oder mehreren Masseringen gebildet sein kann. Zwischen einer Masseeinheit und über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen ist jeweils ein Pendellager ausgebildet. Die Pendelmassen sind dabei mit der anderen Masseeinheit einseitig in radiale Richtung begrenzt verdrehbar gelagert. Diese Lagerung zwischen einer Pendelmasse und dieser Masseeinheit kann beispielsweise als Gleitlager, als Wälzlager, als Gelenkverbindung, wie beispielsweise Festgelenk, oder dergleichen ausgebildet sein.
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Durch diesen kinematischen Aufbau sind die Pendelmassen fliehkraftabhängig verlagerbar und verdrehen bei einer radialen Verlagerung entlang einer von den Pendellagern vorgegebenen Pendelbahn die als Ringtilgermasse ausgebildete Masseeinheit, so dass eine drehzahladaptive Tilgerwirkung mittels der Pendelmassen und der Ringtilgermasse erfolgt und damit eine besonders effektive Bauraumnutzung der vorgeschlagenen Ringpendeleinrichtung erfolgt.
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Die Ringpendeleinrichtung kann in zwei Grundausführungen vorgesehen sein. In einer ersten Ausführungsform kann eine als Trägerteil ausgebildete, die Pendelmassen aufnehmende Masseeinheit drehangetrieben sein, wobei zwischen dem Trägerteil und den Pendelmassen jeweils ein Pendellager angeordnet ist und in Umfangsrichtung beabstandet zu diesen zwischen jeder Pendelmasse und einer um die Drehachse begrenzt verdrehbar angeordneten Tilgermasse eine radial begrenzte Verdrehung der Pendelmassen zulassende Drehlager vorgesehen sind.
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In einer alternativen Ausführungsform der Ringpendeleinrichtung kann das Trägerteil drehangetrieben sein, wobei zwischen einer um die Drehachse begrenzt verdrehbar angeordneten Tilgermasse und den Pendelmassen jeweils ein Pendellager angeordnet ist und in Umfangsrichtung beabstandet zu diesen zwischen jeder Pendelmasse und dem Trägerteil eine radial begrenzte Verdrehung der Pendelmassen zulassende Drehlager vorgesehen sind.
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Die die Lagerungen zu den Pendelmassen ausbildende Masseeinheit kann radial erweiterte Arme aufweisen, an denen jeweils eine Lagerung zu einer in Umfangsrichtung ausgebildeten Endseite der Pendelmassen ausgebildet ist. In den in Umfangsrichtung zwischen den Armen ausgebildeten Ausnehmungen wie Freiräumen können die Pendellager zwischen den Pendelmassen und der anderen Masseeinheit ausgebildet sein. Auf diese Weise können Lagerungen und Pendellager auf dem gleichen oder zumindest ähnlichen Radius angeordnet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Ringpendeleinrichtung können die Masseeinheiten auf einer axialen Höhe angeordnete, also radial fluchtende, radial übereinander angeordnete Flanschbereiche ausbilden, an denen beidseitig Pendelmassen angeordnet sind, wobei axial gegenüberliegende Pendelmassen miteinander verbunden sind. Hierbei sind an einem Flanschbereich die Pendellager und an dem anderen Flanschbereich die Lagerungen gegenüber den Pendelmassen vorgesehen. Die Pendelmassen können beide Flanschbereiche radial überschneiden.
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Durch die entsprechende Auslegung von Pendellagern zwischen dem Trägerteil und den Pendelmassen ist die Pendelbahn und damit die Tilgerordnung vorgegeben. Um Nichtlinearitäten der Drehschwingungstilgung über den Schwingwinkel abhängig von der Drehzahl der Tilgereinrichtung und damit deren Pendelmassen zumindest teilweise zu kompensieren, ist die tatsächlich in der Tilgereinrichtung eingestellte Tilgerordnung der Tilgereinrichtung abhängig von deren Drehzahl um die Drehachse veränderbar ausgebildet.
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Hierbei eilen die Pendelmassen abhängig von in die Tilgereinrichtung eingetragenen Drehschwingungen der Drehzahl der Tilgereinrichtung voraus oder gehen diesen hinterher. Beispielsweise kann die Tilgerordnung bei gegenüber der Drehzahl der Tilgereinrichtung vorauseilenden Pendelmassen erhöht ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Tilgerordnung bei gegenüber der Drehzahl der Tilgerordnung nachgehenden Pendelmassen vermindert ausgebildet sein. Auf diese Weise können Störungen der Linearitäten kompensiert werden. Um die Nichtlinearitäten zu bekämpfen, werden die Pendelmassen und deren Bewegungsverhalten gegenüber dem Trägerteil derart ausgebildet, dass die tatsächliche Bahngeschwindigkeit der Pendelmasse geändert wird und die Tilgerordnung in zur Linearisierung richtige Richtung verschoben wird. Dies bedeutet, dass bei vorauseilender Drehzahl als eine mittlere Drehzahl der Tilgereinrichtung die effektive Tilgerordnung in einem entsprechenden Bahnsegment der Pendelbahn erhöht oder mindestens gleichbleibt und bei niedrigerer Drehzahl als die mittlere Drehzahl die effektive Tilgerordnung in diesem Bahnsegment reduziert oder mindestens gleichbleibt.
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Beispielsweise kann eine Linearisierung der Tilgerordnung q anhand der Gleichung (1)
einer Tilgereinrichtung mit der Pendellänge
I der Pendelbahn einer Pendelmasse, dem Abstand des Drehpunkts der Pendelbahn zur Drehachse
d der Tilgereinrichtung,
Jp dem Massenträgheitsmoment der Pendelmassen,
β' der durch die Pendelbahn bedingten Eigenrotation der Pendelmassen, m der Masse der Pendelmassen
und Ys dem Schwerpunktabstand der Pendelmassen zur Drehachse eines oder mehrerer dieser Parameter linearisiert sein. Beispielsweise kann bei einer Erhöhung des Schwerpunktabstands
Ys die Tilgerordnung vergrößert, bei einer Verringerung des Schwerpunktabstands
Ys verringert werden. Beispielsweise kann bei einer Erhöhung der Eigenrotation
β' die Tilgerordnung verringert und bei einer Verringerung der Eigenrotation
β' die Tilgerordnung erhöht werden. Beispielsweise kann durch Erhöhen der Pendellänge
I die Tilgerordnung verringert und bei einer Verringerung der Pendellänge vergrößert werden.
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Mit einer entsprechenden Anpassung eines oder mehrerer dieser Parameter in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit der Pendelmassen lassen sich die Nichtlinearitäten reduzieren. Beispielsweise kann eine Änderung des Schwerpunktabstands Ys für sich oder in Kombination mit einer Eigenrotation β' der Pendelmasse vorgesehen sein.
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Eine Änderung der Tilgerordnung kann dabei in Abhängigkeit von der drehzahlabhängigen Fliehkraft der um die Drehachse drehenden Tilgereinrichtung vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Änderung der Massenträgheit beziehungsweise des Massenträgheitsmoments der Pendelmasse entlang der Pendelbahn über den Schwingwinkel der Pendelmasse vorgesehen sein. Zusätzlich kann die Pendelbahn eine entsprechende Bahngeometrie oder einen entsprechenden Bahnabschnitt, beispielsweise eine Kreisbahn, eine Epizykloidform, eine Torsichrone oder dergleichen aufweisen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Tilgereinrichtung erfolgt die Änderung der Tilgerordnung abhängig von der auf die Pendelmassen wirkenden Fliehkraft. Hierzu wird beispielsweise ein radial verlagerbarer Pendelmassenteil in einem festen Pendelmassenteil mit zumindest einem Pendellager federvorgespannt gelagert. Bei geringer Fliehkraft, beispielsweise unterhalb einer für die Linearität der Tilgerordnung kritischer Drehschwingungsisolation, beispielsweise bis zu einer Drehzahl der Tilgereinrichtung bis zu 1000 rpm bleibt der bewegliche Pendelmassenteil aufgrund der Vorspannung des zwischen den Pendelmassenteilen radial wirksamen Federelements in einer radial inneren Position. Dies bedeutet, dass eine Drehzahl der Pendelmasse beim Rückwärtsschwingen von der mittleren Drehzahl des die Pendelmassen aufnehmenden Trägerteils subtrahiert wird und dadurch die effektive Drehzahl die an den Pendelmassen in diesem Betriebspunkt anliegt niedriger ist als die mittlere Drehzahl der Tilgereinrichtung. Der radial verlagerbare Pendelmassenteil bleibt daher durch das Federelement vorgespannt radial innen. Der Schwerpunktabstand Ys der Pendelmassen bleibt dabei minimal, ebenso die Tilgerordnung. Steigt die effektive Drehzahl der Pendelmassen beim Schwingen in Drehrichtung über die mittlere Drehzahl der Tilgerordnung, wird die Fliehkraft größer und der radial verlagerbare Pendelmassenteil wird entgegen der Wirkung des Federelements nach radial außen verlagert. Dies bedeutet, dass der Schwerpunktabstand Ys und damit die Tilgerordnung ansteigen.
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Hierdurch erfolgt eine schwingbewegungsabhängige Änderung der Tilgerordnung, die die Nichtlinearitäten bei einer isolationskritischen Auslegungsdrehzahl effektiv bekämpft. Die Federvorspannung wird dabei in vorteilhafter Weise derart abgestimmt, dass die maximale Tilgerordnung bereits bei mittleren Drehzahlen wirksam ist und die Tilgerordnung durch entsprechende Verlagerung der zweiten Pendelmassenteile nach radial innen bei isolationskritischen niedrigen Drehzahlen erniedrigt ist und ein Rückschwingen der Pendelmassen bekämpfen kann. Da durch die relativ starke radiale Vorspannung der zweiten beweglichen Pendelmassenteile diese lediglich eine geringe oder keine Tilgerwirkung zeigen, bilden diese keine störenden Eigenschwingungen in den kritischen Drehzahlen aus, während sich bei an die ersten Pendelmassenteile angelegten zweiten Pendelmassenteilen die Schwingungseigenschaften ändern und bei einer anderen Tilgerordnung wirksam sind.
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Alternativ kann die Änderung der Tilgerordnung abhängig von der Drehzahl neben einer fliehkraftabhängigen Änderung auf eine Massenträgheit der Pendelmassen während einer Bewegungsrichtungsumkehr vorgesehen oder mit der fliehkraftabhängigen Änderung kombiniert sein und/oder können die die Pendellager bildenden Laufbahnen der Pendelmassen radial elastisch ausgebildet sein. Mit einer radial federnden Aufhängung der Positionen der Pendellager um eine Nulllage, insbesondere Laufbahnen können alternativ oder zusätzlich Positionen der Pendellager um eine Nulllage elastisch verdrehbar ausgebildet sein, beispielsweise ein Verkippen der Laufbahnen vorgesehen sein, so dass mittels einer Änderung der Eigenrotation ß' der Pendelmassen die Tilgerordnung über die Drehzahl geändert wird.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 21 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 den oberen Teil einer um Drehachse angeordneten, als Fliehkraftpendel ausgebildeten Tilgereinrichtung im Schnitt,
- 2 die Tilgereinrichtung der 1 bei geänderter Tigerordnung in derselben Darstellung,
- 3 eine Teilansicht der Tilgereinrichtung der 1 und 2,
- 4 eine schematische Funktionsdarstellung einer als Ringpendeleinrichtung ausgebildeten Tilgereinrichtung,
- 5 eine gegenüber der Ringpendeleinrichtung der 4 abgeänderte Ringpendeleinrichtung in schematischer Funktionsdarstellung,
- 6 ein Diagramm eines Schwerpunktabstands von Pendelmassen der Tilgereinrichtungen der 1 bis 5 über die Drehzahl,
- 7 den oberen Teil einer um eine Drehachse angeordneten, gegenüber der Tilgereinrichtung der 1 bis 3 abgeänderten Tilgereinrichtung im Schnitt,
- 8 die Tilgereinrichtung der 7 bei geänderter Tilgerordnung in derselben Darstellung,
- 9 den oberen Teil einer um eine Drehachse angeordneten, gegenüber den Tilgereinrichtungen der 1 bis 3, 7 und 8 abgeänderten Tilgereinrichtung im Schnitt,
- 10 die Tilgereinrichtung der 9 bei geänderter Tilgerordnung in derselben Darstellung,
- 11 ein Schnittdetail der Tilgereinrichtung der 7 und 8,
- 12 eine gegenüber der Federeinrichtung der 11 abgeänderte, mehrstufige Federeinrichtung im Längsschnitt,
- 13 ein Schnittdetail einer der Tilgereinrichtung der 7 und 8 entsprechenden Tilgereinrichtung mit geänderter Federeinrichtung,
- 14 eine schematisch dargestellte Pendelmasse,
- 15 eine schematisch dargestellte Pendelmasse,
- 16 eine schematisch dargestellte Pendelmasse,
- 17 eine schematisch dargestellte Pendelmasse,
- 18 eine schematisch dargestellte Pendelmasse,
- 19 eine schematisch dargestellte Pendelmasse,
- 20 eine schematisch dargestellte Pendelmasse und
- 21 eine schematisch dargestellte Pendelmasse.
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Die 1 zeigt den oberen Teil der um die Drehachse d verdrehbar angeordneten Tilgereinrichtung 1, die als Fliehkraftpendel 2 ausgebildet ist. Hierzu weist die Tilgereinrichtung 1 das als Pendelmassenträger 4 ausgebildete Trägerteil 3 auf, an dem über den Umfang verteilt Pendelmassen 5 aufgenommen sind. Die Pendelmassen 5 sind im Fliehkraftfeld des um die Drehachse d drehenden Fliehkraftpendels 2 entlang einer vorgegebenen Pendelbahn gegenüber dem Pendelmassenträger 4 schwingfähig an dem Pendelmassenträger 4 aufgenommen. Hierzu sind zwischen dem Pendelmassenträger 4 und den Pendelmassen 5 jeweils zwei in Umfangsrichtung beabstandete, nicht einsehbare Pendellager mit an dem Pendelmassenträger 4 und an den Pendelmassen 5 vorgesehenen Laufbahnen und einer auf den Laufbahnen abwälzenden Pendelrolle vorgesehen. Die Ausgestaltung der Pendellager gibt dabei die vorgesehene Pendelbahn vor. Der Schwerpunktabstand des Schwerpunkts der Pendelmassen zur Drehachse d, die Pendelbahn mit ihrer Pendellänge sowie gegebenenfalls eine Eigenrotation der Pendelmassen 5 um ihren Schwerpunkt und die Masse der Pendelmassen 5 bestimmen dabei im Wesentlichen die Tilgerordnung des Fliehkraftpendels 2 beispielsweise gemäß oben angegebener Gleichung (1).
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Aufgrund der kinematischen Eigenschaften real ausgeführter Fliehkraftpendel treten über den Schwingwinkel der Pendelmassen 5 drehzahlabhängige Nichtlinearitäten auf, die zumindest teilweise in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch zweigeteilte Pendelmassen 5 kompensiert sind. Hierzu sind erste Pendelmassenteile 6 und zweite Pendelmassenteile 7 vorgesehen, die radial gegeneinander mittels der Federeinrichtung 8, hier Schraubendruckfedern 9 vorgespannt sind. Die ersten Pendelmassenteile 6 sind in Ausnehmungen 10 des scheibenförmig ausgebildeten Pendelmassenträgers 4 aufgenommen und bilden die Pendellager mit diesem. Die zweiten Pendelmassenteile 7 sind beidseitig des Pendelmassenträgers 4 angeordnet. Die Schraubendruckfedern 9 sind jeweils in Federfenstern 11, 12 der Pendelmassenteile 6, 7 vorgespannt aufgenommen.
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In der gezeigten Darstellung bei kleiner Drehzahl, beispielsweise bis zu 900 rpm der um die Drehachse drehenden Tilgereinrichtung 1 reicht die auf die zweiten Pendelmassenteile 7 wirksame Fliehkraft nicht aus, um eine radiale Verlagerung der Pendelmassenteile 7 zu bewirken. Das Fliehkraftpendel 2 weist daher eine erste Tilgerordnung von beispielsweise 1,6 bei 800 rpm auf. Wird die Drehzahl des Fliehkraftpendels 2 erhöht, erhöht sich die auf die Pendelmassenteile 7 wirkende Fliehkraft und die Pendelmassenteile 7 werden entgegen der Wirkung der Federeinrichtung 8 nach radial außen verlagert.
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Die 2 zeigt die Tilgereinrichtung 1 der 1 bei Drehzahlen von beispielsweise 1200 rpm, bei denen die Pendelmassenteile 7 vollständig entgegen der Wirkung nach radial außen verlagert sind, indem die Schraubendruckfedern 9 auf Block gehen oder indem eine radiale Verlagerung der Pendelmassenteile 7 gegenüber den Pendelmassenteilen 6 vor dieser Blocklage mittels nicht dargestellter Anschläge begrenzt ist. Durch die Verlagerung der Pendelmassenteile 7 vergrößert sich der Schwerpunktabstand der Pendelmassen 5 und die Tilgerordnung wird gemäß der oben angegebenen Gleichung (1) beispielsweise auf einen Wert von 2,0 vergrößert.
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Die 3 zeigt eine Teilansicht der Tilgereinrichtung 1 der 1 und 2 bei abgenommenem vorderem Pendelmassenteil 7. Das hintere Pendelmassenteil 7 ist hinter dem Pendelmassenträger 4 angeordnet und gestrichelt dargestellt, wobei ein Teil dessen durch die Ausnehmung 10 in dem Pendelmassenträger 4 einsehbar ist. In der Ausnehmung 10 ist das Pendelmassenteil 6 aufgenommen. Zwischen dem Pendelmassenträger 4 und den Pendelmassenteilen 6 sind jeweils zwei in Umfangsrichtung beabstandete Pendellager 13 vorgesehen, die die Pendelbahnen der Pendelmassen 5 vorgeben. Hierzu sind an dem Pendelmassenträger 4 und an den Pendelmassenteilen 6 entsprechende Laufbahnen 14, 15 vorgesehen, auf denen eine Pendelrolle 16 abwälzt.
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Zwischen den Pendelmassenteilen 6, 7 sind in den radial zueinander versetzten Federfenstern 11, 12 die Schraubendruckfedern 9 der Federeinrichtung 8 vorgespannt aufgenommen. Mittels der Bolzen 17 sind die beiden Pendelmassenteile 7 jeweils axial beabstandet miteinander verbunden.
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Die 4 zeigt die um die Drehachse d verdrehbar angeordnete, als Ringpendeleinrichtung 2a ausgebildete Tilgereinrichtung 1a in schematischer Funktionsdarstellung. Die Tilgereinrichtung 1a enthält zwei um die Drehachse d begrenzte gegeneinander verdrehbare, beispielsweise aus einem oder mehreren flansch- oder scheibenförmigen Scheibenteilen gebildete Masseeinheiten, die als drehangetriebenes Trägerteil 3a und als Tilgermasse 18a ausgebildet sind. Das Trägerteil 3a und die Tilgermasse 18a sind kinematisch miteinander mittels der über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen 5a gekoppelt.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist hierzu das Trägerteil 3a jeweils ein Drehlager 19a gegenüber jeweils einer Pendelmasse 5a auf, welches in axiale Richtung und in Umfangsrichtung die Pendelmassen 5a fest an dem Trägerteil 3a und in radiale Richtung begrenzt verlagerbar koppelt. In Umfangsrichtung zu diesen Drehlagern 19a ist jeweils ein schematisch dargestelltes, beispielsweise konstruktiv einem der Pendellager 13 der 3 entsprechendes Pendellager 13a zwischen der Tilgermasse 18a und jeweils einer Pendelmasse 5a vorgesehen.
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Eine drehzahladaptive Drehschwingungsisolation der Tilgereinrichtung 1a erfolgt mittels einer drehschwingungsabhängigen radialen Verlagerung der Pendelmassen 5a in Verbindung mit einer Relativverdrehung der Tilgermasse 18a durch Änderung deren Massenträgheitsmoments gegenüber dem Trägerteil 3a.
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Zur Kompensation der Nichtlinearitäten der Tilgereinrichtung 1a über die Drehzahl der Tilgereinrichtung 1a um die Drehachse d sind die Pendelmassen 5a in die Pendelmassenteile 6a, 7a geteilt und radial gegeneinander mittels der Schraubendruckfedern 9a der Federeinrichtung 8a vorgespannt. Hierdurch wird abhängig von der Fliehkraft die Tilgerordnung der Ringpendeleinrichtung 2a durch die unter Fliehkrafteinwirkung entgegen der Wirkung der Federeinrichtung 8a radial gegeneinander verlagerten Pendelmassenteile 6a, 7a entsprechend Gleichung (1) durch Änderung des Schwerpunktabstands der Pendelmassen 5a gegenüber der Drehachse d geändert, so dass systembedingte Nichtlinearitäten der Tilgerordnung kompensiert werden.
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Die 5 zeigt die gegenüber der Tilgereinrichtung 1a der 4 abgeänderte, als Ringpendeleinrichtung 2b ausgebildete Tilgereinrichtung 1b in derselben schematischen Funktionsdarstellung. Im Unterschied zu der Tilgereinrichtung 1b weist das drehangetriebene Trägerteil 3b jeweils ein Pendellager 13b gegenüber den Pendelmassen 5b mit geteilt entgegen der Wirkung der Federeinrichtung radial gegeneinander verlagerbaren Pendelmassenteilen 6b, 7b auf. Entsprechend weist die Tilgermasse 18b die in Umfangsrichtung zu den Pendellagern 13b beabstandeten Drehlager 19b auf.
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Die 6 zeigt das Diagramm 20 mit dem Schwerpunktabstand Ys der Pendelmassen einer Tilgereinrichtung beispielsweise entsprechend den 1 bis 5 über die Drehzahl n der um die Drehachse d drehenden Tilgereinrichtung. Bei kleinen Drehzahlen bis zur Drehzahl n1 , beispielsweise 800 - 900 rpm ist bei radial maximal beabstandeten Pendelmassenteilen ein minimaler Schwerpunktabstand YS1 eingestellt, welcher die Tilgerordnung gemäß Gleichung (1) auf eine minimale Tilgerordnung, beispielsweise 1,6 einstellt. Mit zunehmender Drehzahl n steigt der Schwerpunktabstand Ys zum maximalen Schwerpunktabstand YS2 bei der Drehzahl n2 , beispielsweise 1200 rpm. Hierdurch nimmt die Tilgerordnung gemäß Gleichung (1) beispielsweise auf 2,0 zu.
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Die 7 und 8 zeigen den oberen Teil der um die Drehachse d angeordneten, als Fliehkraftpendel 2c ausgebildeten, der Tilgereinrichtung 1 der 1 bis 3 ähnlichen Tilgereinrichtung 1c im Schnitt in den beiden Extremstellungen der Pendelmassenteile 6c, 7c der Pendelmassen 5c gegeneinander bei kleinerer und größerer Drehzahl. Im Unterschied zu dem Fliehkraftpendel 2c ist das als Pendelmassenträger 4c ausgebildete Trägerteil 3c aus zwei axial beabstandeten Scheibenteilen 21c gebildet, welche zwischen sich das Pendelmassenteil 6c aufnehmen. Hierbei sind die Pendellager 13c zwischen den Scheibenteilen 21c und dem Pendelmassenteil 6c ausgebildet. Die Pendelmassenteile 7c sind radial außerhalb des Pendelmassenträgers 4c beidseitig des Pendelmassenteils 6c angeordnet und axial beabstandet miteinander verbunden. In den Federfenstern 11c, 12c der Pendelmassenteile 6c, 7c sind die Schraubendruckfedern 9c der Federeinrichtung 8c aufgenommen und spannen die Pendelmassenteile 6c, 7c gegeneinander radial vor.
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Die 9 und 10 zeigen die den Tilgereinrichtungen 1, 1c der 1 bis 3 und 7 und 8 ähnliche, als Fliehkraftpendel 2d ausgebildete Tilgereinrichtung 1d im Schnitt des oberen Teils der um die Drehachse d angeordneten Tilgereinrichtung 1d. Im Unterschied zu der Tilgereinrichtung 1c der 7 und 8 ist das Trägerteil 3d als Pendelmassenträger 4d in Form eines scheibenförmigen Pendelflanschs ausgebildet. An diesem sind die Pendelmassenteile 6d der Pendelmassen 5d beidseitig angeordnet und axial miteinander verbunden. Die Pendelmassenteile 6d bilden mit dem Pendelmassenträger 4d die Pendellager 13d aus und nehmen zwischen sich radial außerhalb des Pendelmassenträgers 4d die Pendelmassenteile 7d auf. In den Federfenstern 11d, 12d der Pendelmassenteile 6d, 7d sind die Schraubendruckfedern 9d der Federeinrichtung 8d vorgespannt aufgenommen. Die 9 zeigt die Tilgereinrichtung bei kleinen und die 10 bei größeren Drehzahlen.
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Die 11 zeigt die Tilgereinrichtung 1c der 7 und 8 im Detail entlang einer Schnittebene quer zu den Schraubendruckfedern 9c der Federeinrichtung 8c. Die Schraubendruckfedern sind in Federfenstern 11c, 12c der Pendelmassenteile 6c, 7c radial vorgespannt aufgenommen, wobei die Federfenster 11c, 12c jeweils die Stirnseiten der Schraubendruckfedern 9c radial beaufschlagen.
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Die 12 zeigt die gegenüber den Federeinrichtungen der vorhergehenden Figuren abgeänderte Federeinrichtung 8e, die sich grundsätzlich für die Tilgereinrichtungen der vorhergehenden Figuren eignet. Die Federeinrichtung 8e enthält ineinander geschachtelte Schraubendruckfedern 9e, 9f, die unterschiedlich lang ausgebildet sind, so dass eine radiale Verlagerung der mittels dieser Federeinrichtung 8e radial vorgespannten Pendelmassenteile zweistufig abhängig von der Fliehkraft und damit von der Drehzahl der um die Drehachse drehenden Tilgereinrichtung erfolgt.
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Die 13 zeigt eine weitere gegenüber den Federeinrichtungen der vorhergehenden Figuren ausgebildete Federeinrichtung 8g. Im Unterschied zu diesen werden anstatt von Schraubendruckfedern zwischen den Pendelmassenteilen 6g, 7g vorgespannte Blattfederelemente 9g vorgesehen.
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Die 14 bis 21 zeigen schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele von zweigeteilten, für ein Fliehkraftpendel beispielsweise der 1 bis 3, 7 bis 10 geeigneten Pendelmassen 105, 205, 305, 405, 505, 605, 705, 805 jeweils in einer Position mit niedriger Tilgerordnung und daher nicht fliehkraftbedingt verlagertem Schwerpunktabstand Ys. Dargestellt ist jeweils die von zwei in Umfangsrichtung beabstandet angeordneten Pendellagern vorgegebene Pendelbahn PB des Schwerpunkts der Pendelmassen um die Pendelachse P, die Pendellänge I der Pendelbahn, der Schwerpunkabstand Ys des Schwerpunkts der Pendelmassen 105, 205, 305, 405, 505, 605, 705, 805 zur Drehachse, Länge L zwischen der Pendelachse P der Pendelbahn PB und der Drehachse d. Die einzelnen Ausführungsbeispiele zeigen unterschiedliche Lösungen der mittels Fliehkraft abhängig von der Drehzahl gegeneinander verlagerbaren Pendelmassenteile 106, 107, 206, 207, 706, 707, 806, 807.
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Die 14 zeigt die Pendelmasse 105, bei der der Pendelmassenteil 107 innerhalb des geschlossenen Rahmens 122 des Pendelmassenteils 106 aufgenommen ist. Der Rahmen 122 bildet in beide radiale Richtungen einen Anschlag für das Pendelmassenteil 107. Das Pendelmassenteil 107 bildet mittels der Laufbahnen 115 die Pendellager zum Pendelmassenträger. Das Pendelmassenteil ist entgegen der Wirkung der Federeinrichtung 108 - hier beispielsweise Schraubendruckfedern 109 - unter Fliehkrafteinwirkung nach radial außen verlagerbar, so dass sich der Schwerpunktabstand Ys und damit die Tilgerordnung vergrößert.
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Die 15 zeigt die Pendelmasse 205, die im Gegensatz zur Pendelmasse 105 der 14 ein radial außen offenes Pendelmassenteil 206 mit zwei Radialanschlägen 223 aufweist. Die Federeinrichtung 208 weist zwei Zugfedern 209 auf, so dass der Pendelmassenteil 207 entgegen der Wirkung der Zugfedern unter Fliehkrafteinfluss nach radial außen verlagert wird.
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Die Pendelmasse 305 der 16 weist einen im Wesentlichen einheitlichen Massekörper 324 auf. Zur radialen Verlagerung dieses Massekörpers 324 unter Fliehkrafteinfluss sind die die Pendellager bildenden Laufbahnen 315 gegenüber dem Massekörper 324 mittels der Federeinrichtung 308 radial elastisch verbunden. Die Federeinrichtung 308 enthält hierzu radial elastische Biegestäbe 309, beispielsweise Blattfedern, die hier mittig an den Laufbahnen 315 angebunden sind und sich an dem Massekörper 324 abstützen. Der Massekörper 324 wird unter Fliehkrafteinfluss nach radial außen unter Vorspannung gegenüber den Pendellagern verlagert, wodurch sich dessen Schwerpunktabstand Ys vergrößert. Der Massekörper 324 weist Radialanschläge 323 gegenüber den Laufbahnen 315 zur Begrenzung dessen Verlagerung auf.
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Im Unterschied zu der Pendelmasse 305 der 16 sind bei der Pendelmasse 405 der 17 die Biegestäbe 409 der Federeinrichtung 408 in Umfangsrichtung betrachtet außen an die Laufbahnen 415 gekoppelt. Dies hat zur Folge, dass während einer Verlagerung des Massekörpers 424 nach radial außen die Laufbahnen zusätzlich nach innen verdreht werden, so dass sich die Rotationsverhältnisse der Pendelmasse ändern und die Pendelmasse 405 mit zunehmender Fliehkraft und Verlagerung nach radial außen eine Korrektur der Tilgerordnung mittels einer Eigenrotation β' im Sinne der Gleichung (1) erfährt und dadurch die Tilgerordnung eines Fliehkraftpendels mit diesen Pendelmassen 405 mit zunehmender Fliehkraft und Drehzahl korrigiert wird.
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Die 18 zeigt die Pendelmasse 505 mit gegenüber der Pendelmasse 405 der 17 in Umfangsrichtung aufeinander zuweisend an die Laufbahnen 515 angekoppelten Biegestäben 509 der Federeinrichtung 508. Hierdurch wird mittels der sich fliehkraftabhängig ändernden Eigenrotation β' der Pendelmasse 505 infolge nach außen verdrehter Laufbahnen 515 bei sich radial verlagerndem Massekörper 524 die Tilgerordnung zusätzlich korrigiert.
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Die 19 zeigt die Pendelmasse 605 als Kombination der Pendelmassen 405, 505 der 17 und 18 mit einem in Umfangsrichtung außen angeordneten Biegestab 609 und einem in Umfangsrichtung innen an der entsprechenden Laufbahn 615 angekoppelten Biegestab 609a der Federeinrichtung 608.
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Die 20 zeigt die Pendelmasse 705, bei der innerhalb des Pendelmassenteils 706 der Pendelmassenteil 707 schräg mit Anteilen in radiale Richtung und in Umfangsrichtung entgegen der Wirkung der Schraubendruckfeder 709 der Federeinrichtung 708 unter Fliehkrafteinfluss verlagerbar aufgenommen ist. Hierdurch entstehen neben der rein fliehkraftbedingten Verlagerung des Pendelmassenteils 707 gegenüber dem Pendelmassenteil 706 zusätzlich Verlagerungen aufgrund von Trägheitskräften der Pendelschwingungen beispielsweise bei der Bewegungsrichtungsumkehr der Pendelmasse 705 auf, so dass spezielle Tilgerordnungsänderungen vorgesehen sein können. Im Extremfall kann ein Pendelmassenteil vorgesehen sein, welches ausschließlich in Umfangsrichtung entgegen der Wirkung einer in eine oder beide Umfangsrichtungen wirksamen Federeinrichtung verlagerbar ist.
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Die 21 zeigt die Pendelmasse 805, bei der das Pendelmassenteil 807 einseitig radial begrenzt verdrehbar an dem Pendelmassenteil 806 aufgenommen ist. Das Pendelmassenteil 807 kann sich entgegen der Wirkung der Schraubendruckfeder 809 der Federeinrichtung 808 unter Fliehkrafteinfluss nach radial außen verdrehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tilgereinrichtung
- 1a
- Tilgereinrichtung
- 1b
- Tilgereinrichtung
- 1c
- Tilgereinrichtung
- 1d
- Tilgereinrichtung
- 2
- Fliehkraftpendel
- 2a
- Ringpendeleinrichtung
- 2b
- Ringpendeleinrichtung
- 2c
- Fliehkraftpendel
- 2d
- Fliehkraftpendel
- 3
- Trägerteil
- 3a
- Trägerteil
- 3b
- Trägerteil
- 3c
- Trägerteil
- 3d
- Trägerteil
- 4
- Pendelmassenträger
- 4c
- Pendelmassenträger
- 4d
- Pendelmassenträger
- 5
- Pendelmasse
- 5a
- Pendelmasse
- 5b
- Pendelmasse
- 5c
- Pendelmasse
- 5d
- Pendelmasse
- 6
- Pendelmassenteil
- 6a
- Pendelmassenteil
- 6b
- Pendelmassenteil
- 6c
- Pendelmassenteil
- 6d
- Pendelmassenteil
- 6g
- Pendelmassenteil
- 7
- Pendelmassenteil
- 7a
- Pendelmassenteil
- 7b
- Pendelmassenteil
- 7c
- Pendelmassenteil
- 7d
- Pendelmassenteil
- 7g
- Pendelmassenteil
- 8
- Federeinrichtung
- 8a
- Federeinrichtung
- 8b
- Federeinrichtung
- 8c
- Federeinrichtung
- 8d
- Federeinrichtung
- 8e
- Federeinrichtung
- 8g
- Federeinrichtung
- 9
- Schraubendruckfeder
- 9a
- Schraubendruckfeder
- 9c
- Schraubendruckfeder
- 9d
- Schraubendruckfeder
- 9e
- Schraubendruckfeder
- 9f
- Schraubendruckfeder
- 9g
- Blattfederelement
- 10
- Ausnehmung
- 11
- Federfenster
- 11c
- Federfenster
- 11d
- Federfenster
- 12
- Federfenster
- 12c
- Federfenster
- 12d
- Federfenster
- 13
- Pendellager
- 13a
- Pendellager
- 13b
- Pendellager
- 13c
- Pendellager
- 13d
- Pendellager
- 14
- Laufbahn
- 15
- Laufbahn
- 16
- Pendelrolle
- 17
- Bolzen
- 18a
- Tilgermasse
- 18b
- Tilgermasse
- 19a
- Drehlager
- 19b
- Drehlager
- 20
- Diagramm
- 21c
- Scheibenteil
- 105
- Pendelmasse
- 106
- Pendelmassenteil
- 107
- Pendelmassenteil
- 108
- Federeinrichtung
- 109
- Schraubendruckfeder
- 115
- Laufbahn
- 122
- Rahmen
- 205
- Pendelmasse
- 206
- Pendelmassenteil
- 207
- Pendelmassenteil
- 208
- Federeinrichtung
- 209
- Zugfeder
- 223
- Radialanschlag
- 305
- Pendelmasse
- 308
- Federeinrichtung
- 309
- Biegestab
- 315
- Laufbahn
- 323
- Radialanschlag
- 324
- Massekörper
- 405
- Pendelmasse
- 408
- Federeinrichtung
- 409
- Biegestab
- 415
- Laufbahn
- 424
- Massekörper
- 505
- Pendelmasse
- 508
- Federeinrichtung
- 509
- Biegestab
- 515
- Laufbahn
- 524
- Massekörper
- 605
- Pendelmasse
- 608
- Federeinrichtung
- 609
- Biegestab
- 609a
- Biegestab
- 615
- Laufbahn
- 705
- Pendelmasse
- 706
- Pendelmassenteil
- 707
- Pendelmassenteil
- 708
- Federeinrichtung
- 709
- Schraubendruckfeder
- 805
- Pendelmasse
- 806
- Pendelmassenteil
- 807
- Pendelmassenteil
- 808
- Federeinrichtung
- 809
- Schraubendruckfeder
- d
- Drehachse
- L
- Länge
- I
- Pendellänge
- n
- Drehzahl
- n1
- Drehzahl
- n2
- Drehzahl
- P
- Pendelachse
- PB
- Pendelbahn
- Ys
- Schwerpunktabstand
- YS1
- Schwerpunktabstand
- YS2
- Schwerpunktabstand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/023303 A1 [0004]
- DE 102013201981 A1 [0004]
- WO 2014/114280 A1 [0004]
- EP 2600030 A1 [0004]
- DE 102017130544 [0006]