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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, mit dessen Hilfe Drehschwingungen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors gedämpft werden können.
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Aus
DE 10 2017 106 112 A1 ist ein Drehschwingungsdämpfer bekannt, bei dem an einer Sekundärmasse eines Zweimassenschwungrads ein Fliehkraftpendel vorgesehen ist. Das Fliehkraftpendel ist radial innerhalb einer an einer Primärmasse und der Sekundärmasse des Zweimassenschwungrads angreifenden Bogenfeder angeordnet.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis bei einem geringen Bauraum eine gute Dämpfung in einem Antriebsstrang zu erreichen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die bei einem geringen Bauraumbedarf eine gute Dämpfung in einem Antriebsstrang ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Drehschwingungsdämpfer zur Drehschwingungsdämpfung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einer Primärmasse zum Einleiten eines Drehmoments, einer relativ zur Primärmasse begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse zum Ausleiten eines Drehmoments, einem an der Primärmasse und an der Sekundärmasse angreifbaren, insbesondere als Bogenfeder ausgestalteten, Energiespeicherelement und einem separat zur Primärmasse ausgestalteten und mit der Primärmasse verbundenen Massering zur Bereitstellung eines Anteils eines primärseitigen Massenträgheitsmoments, wobei der Massering zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse zumindest teilweise in einem gemeinsamen Radiusbereich mit dem Energiespeicherelement angeordnet ist.
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Der Massering stellt ein Massenträgheitsmoment bereit, das zusätzlich zum von der Primärmasse verursachten Massenträgheitsmoment vorhanden ist. Das gesamte primärseitige Massenträgheitsmoment ist dadurch entsprechend erhöht, wodurch insbesondere hochfrequente Drehschwingungen besser gedämpft werden können. Der Massering ist hierbei im Inneren des Drehschwingungsdämpfers soweit radial außen positioniert, dass er in axialer Richtung betrachtet das Energiespeicherelement zumindest teilweise in einem gemeinsamen Radiusbereich überdecken kann. Dadurch kann bei einer geringen trägen Masse ein hohes Massenträgheitsmoment von dem Massering bereitgestellt werden. Der Massering kann hierbei leicht in einem freien Bauraum im Inneren des Drehschwingungsdämpfers vorgesehen sein. Die Formgestaltung des Masserings kann leicht an den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst sein, so dass nahezu bauraumneutral das primärseitige Massenträgheitsmoment erhöht werden kann. Beispielsweise kann die Primärmasse einen scheibenförmigen radial verlaufenden Teil und einen davon rohrförmig axial abstehenden Teil aufweisen, so dass sich ein Eckvolumen ergibt, in dem der Massering vorgesehen und mit der Primärmasse verbunden werden kann. Es ist sogar möglich, dass der Massering eine Funktion ausfüllt, die ansonsten von der Primärmasse bereitgestellt worden wäre, beispielsweise als Anschlag für das Energiespeicherelement zu dienen oder ein Ruckhaltewehr für ein im Innern des Drehschwingungsdämpfers eingefülltes Schmiermittel auszubilden. Zudem kann der Massering die Funktion erfüllen die Primärmasse zu versteifen, so dass elastische Verformungen, insbesondere unter Fliehkrafteinfluss, vermieden werden können und/oder die Steifigkeit der Primärmasse, beispielsweise durch Verringerung einer für die Primärmasse vorgesehenen Materialdicke, reduziert werden kann. Da der Massering im Inneren des Drehschwingungsdämpfers weit radial außen positioniert sein kann, kann bei einem geringen primärseitigen Gesamtgewicht ein überproportional höheres primärseitiges Massenträgheitsmoment erreicht werden. Durch den im Innern des Drehschwingungsdämpfers radial außen positionierten Massering kann freier Bauraum zur Erhöhung des primärseitigen Massenträgheitsmoments genutzt werden, so dass bei einem geringen Bauraum eine gute Dämpfung in einem Antriebsstrang ermöglicht ist.
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Die Primärmasse und die über das insbesondere als Bogenfeder ausgestaltete Energiespeicherelement an die Primärmasse begrenzt verdrehbar angekoppelte Sekundärmasse können ein Feder-Masse-System ausbilden, das in einem bestimmten Frequenzbereich Drehungleichförmigkeiten in der Drehzahl und in dem Drehmoment der von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugten Antriebsleistung dämpfen kann. Hierbei können das Massenträgheitsmoment der Primärmasse und/oder der Sekundärmasse sowie die Federkennlinie des Energiespeicherelements derart ausgewählt sein, dass Schwingungen im Frequenzbereich der dominierenden Motorordnungen des Kraftfahrzeugmotors gedämpft werden können. Das Massenträgheitsmoment der Primärmasse und/oder der Sekundärmasse kann insbesondere durch eine angebrachte Zusatzmasse beeinflusst werden. Die Primärmasse kann eine Schwungscheibe aufweisen, mit welcher ein Deckel verbunden sein kann, wodurch ein im Wesentlichen ringförmiger Aufnahmeraum für das Energiespeicherelement begrenzt sein kann. Die Primärmasse kann beispielsweise über in den Aufnahmeraum hinein abstehende Einprägungen tangential an dem Energiespeicherelement anschlagen. In den Aufnahmeraum kann ein Ausgangsflansch der Sekundärmasse hineinragen, der an dem gegenüberliegenden Ende des Energiespeicherelements tangential anschlagen kann. Die Schwungscheibe der Primärmasse kann direkt oder indirekt mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors gekoppelt sein. Die Sekundärmasse kann direkt oder indirekt, beispielsweise über eine zwischengeschaltete Trennkupplung, mit einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes gekoppelt sein. Wenn der Drehschwingungsdämpfer als Riemenscheibenentkoppler Teil einer Riemenscheibenanordnung zum Antrieb von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Zugmittels ist, kann die Primärmasse eine Riemenscheibe ausbilden, an deren radial äußeren Mantelfläche das Zugmittel, insbesondere ein Keilriemen, zur Drehmomentübertragung angreifen kann. Wenn der Drehschwingungsdämpfer als Scheibendämpfer insbesondere einer Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung verwendet wird, kann die Primärmasse mit einem Reibbeläge tragenden Scheibenbereich gekoppelt sein, während die Sekundärmasse mit einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes gekoppelt sein kann.
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Insbesondere verläuft der Massering zu einem Großteil axial neben dem Energiespeicherelement in Umfangsrichtung. Der Massering kann dadurch in einem freien Bauraum vorgesehen sein, der in axialer Richtung zwischen der Primärmasse und dem Energiespeicherelement ausgebildet sein kann. Zwischen dem Massering und dem Energiespeicherelement kann ein axialer Luftspalt vorgesehen sein, so dass ein seitliches Schleifen des Energiespeicherelements an dem Massering vermieden ist. Gleichzeitig kann der Massering ein seitliches Ausknicken des insbesondere als Bogenfeder ausgestalteten Energiespeicherelements blockieren.
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Vorzugsweise weist der Massering einen in axialer Richtung abstehenden Anschlag zum tangentialen Anschlagen an dem Energiespeicherelement auf. Die Funktion ein Drehmoment zwischen der Primärmasse und dem Energiespeicherelement auszutauschen kann von dem mit der Primärmasse verbundenen Massering erfüllt werden. Eine Einprägung der Primärmasse, die sich soweit erstreckt, dass die Einprägung tangential an dem Energiespeicherelement anschlagen kann, kann dadurch eingespart oder zumindest verkürzt werden, wobei die Funktion dieser Einprägung durch den Massering ersetzt werden kann. Aufgrund der geringeren Auswölbung der Primärmasse im Bereich des ansonsten zum tangentialen Anschlagen an dem Energiespeicherelement vorgesehenen Bereichs kann die Primärmasse bei der Herstellung leichter umgeformt werden, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht ist.
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Besonders bevorzugt weist der Anschlag des Masserings in radialer Richtung einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf. Der Anschlag des Masserings kann dadurch leicht mit Hilfe eines Prägewerkzeugs oder Stempels durch spanloses Umformen kostengünstig erzeugt werden. Zudem kann der Anschlag des Masserings eine gewünschte Erstreckung in Umfangsrichtung aufweisen, so dass derselbe Anschlag an beiden tangentialen Seiten an jeweils einem Energiespeicherelement anschlagen kann.
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Insbesondere weist der Anschlag des Masserings eine von dem Energiespeicherelement weg weisenden Aufnahmetasche auf, wobei ein, insbesondere in axialer Richtung, abstehender Fortsatz der Primärmasse in die Aufnahmetasche eingesetzt, insbesondere eingepresst, ist. Der Fortsatz kann an seinen tangentialen Seiten an den korrespondierenden tangentialen Seiten der Aufnahmetasche anliegen, während eine axiale Stirnseite des Fortsatzes zu einem Taschengrund der Aufnahmetasche beabstandet ist. Der Massering kann dadurch leicht durch eine axiale Relativbewegung auf den Fortsatz aufgepresst werden. Durch den in die Aufnahmetasche des Masserings eingesetzten Fortsatz der Primärmasse kann eine drehfeste formschlüssige Verbindung der Primärmasse mit dem Massering ausgebildet werden, über die das zu übertragende Drehmoment leicht übertragen werden kann. Ein Spiel in Umfangsrichtung zwischen dem Fortsatz und der Aufnahmetasche ist insbesondere minimal oder, beispielsweise durch das Vorsehen einer Presspassung, sogar eliminiert. Dadurch können hohe Wechselmomente zwischen der Primärmasse und dem Massering problemlos und im Wesentlichen geräuschlos ausgetauscht werden.
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Vorzugsweise ist der Massering als in Umfangsrichtung geschlossener Ring ausgestaltet. Ein fliehkraftbedingtes Aufweiten des Masserings kann dadurch vermieden oder zumindest minimiert werden, so dass eine Verstimmung des Drehschwingungsdämpfers durch ein sich unter Fliehkrafteinfluss verändernden primärseitiges Massenträgheitsmoment vermieden werden kann. Zudem kann eine durch den Massering verursachte Unwucht vermieden oder zumindest reduziert werden.
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Besonders bevorzugt entspricht eine Materialdicke des Masserings im Wesentlichen einer Materialdicke der Primärmasse. Die Primärmasse und der Massering können dadurch leicht aus demselben Material, insbesondere einem gemeinsamen Metallblech, hergestellt sein. Für eine maximale Materialdicke T der Primärmasse und eine durchschnittliche Materialdicke t des Masserings kann beispielsweise 0,75 ≤ t/T ≤ 1,25, insbesondere 0,90 ≤ t/T ≤ 1,10 und vorzugsweise 0,95 ≤ t/T ≤ 1,05 gelten.
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Insbesondere weist die Primärmasse eine mit einer Eingangswelle, insbesondere Motorwelle eines Kraftfahrzeugmotors, verbindbare Schwungscheibe auf, wobei von der Schwungscheibe eine das Energiespeicherelement und den Massering radial außen überdeckende Überdeckung aufweist, wobei insbesondere der Massering radial innen an der Überdeckung anliegt. Die Überdeckung kann als Berstschutz für den Massering dienen. Zudem kann der Massering mit der Überdeckung, beispielsweise durch Schweißen, verbunden sein. Gegebenenfalls können auf den Massering einwirkende Fliehkräfte von der Überdeckung abgestützt werden. An einer nach radial innen weisenden Innenseite der Überdeckung kann eine Gleitschale zur Führung des Energiespeicherelements in Umfangsrichtung vorgesehen sein.
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Vorzugsweise ist radial innerhalb zur Überdeckung ein Schmiermittel, insbesondere Schmierfett, zur Schmierung des Energiespeicherelements vorgesehen, wobei der Massering zumindest teilweise in einem gemeinsamen Radiusbereich mit dem Schmiermittel angeordnet ist, wobei insbesondere der Massering das Schmiermittel in axialer Richtung zurückhält. Der Massering kann dadurch in einem Fettraum im Innern des Drehschwingungsdämpfers vorgesehen sein, wodurch ein Teil des Volumens des Fettraums durch den Massering und nicht durch das Schmiermittel ausgefüllt ist. Die Menge des eingefüllten Schmiermittels kann dadurch verringert werden. Zudem kann der Massering als Ruckhaltewehr dienen und das Schmiermittel in axialer Richtung zurückhalten. Das Schmiermittel kann dadurch in einem Volumen zurückgehalten werden, wo es gebraucht wird und von anderen im gleichen Radiusbereich ausgebildeten Bereichen fern gehalten werden.
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Besonders bevorzugt ist ein mit der Primärmasse oder mit der Sekundärmasse verbundenes Fliehkraftpendel zur Erzeugung eines einer Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments vorgesehen, wobei das Fliehkraftpendel zumindest teilweise in einem gemeinsamen Axialbereich mit dem Massering angeordnet ist, wobei insbesondere das Fliehkraftpendel zumindest teilweise in einem gemeinsamen Radiusbereich mit dem Energiespeicherelement angeordnet ist. Durch das Fliehkraftpendel ist das Dämpfungsvermögen des Drehschwingungsdämpfers weiter verbessert. Durch das in axialer Richtung zwischen der Primärmasse und dem Energiespeicherelement angeordnete Fliehkraftpendel kann leicht radial außerhalb zum Fliehkraftpendel im Inneren des Drehschwingungsdämpfers der Massering vorgesehen werden.
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Das Fliehkraftpendel kann eine relativ zu einem Trägerflansch, insbesondere über gekrümmte Pendelbahnen, pendelbar geführte Pendelmasse aufweisen. Die mindestens eine Pendelmasse des Fliehkraftpendels hat unter Fliehkrafteinfluss das Bestreben eine möglichst weit vom Drehzentrum entfernte Stellung anzunehmen. Die „Nulllage“ ist also die radial am weitesten vom Drehzentrum entfernte Stellung, welche die Pendelmasse in der radial äußeren Stellung einnehmen kann. Bei einer konstanten Antriebsdrehzahl und konstantem Antriebsmoment wird die Pendelmasse diese radial äußere Stellung einnehmen. Bei Drehzahlschwankungen lenkt die Pendelmasse aufgrund ihrer Massenträgheit entlang ihrer Pendelbahn aus. Die Pendelmasse kann dadurch in Richtung des Drehzentrums verschoben werden. Die auf die Pendelmasse wirkende Fliehkraft wird dadurch aufgeteilt in eine Komponente tangential und eine weitere Komponente normal zur Pendelbahn. Die tangentiale Kraftkomponente stellt die Rückstellkraft bereit, welche die Pendelmasse wieder in ihre „Nulllage“ bringen will, während die Normalkraftkomponente auf ein die Drehzahlschwankungen einleitendes Krafteinleitungselement, insbesondere der Ausgangsflansch der Sekundärmasse, einwirkt und dort ein Gegenmoment erzeugt, das der Drehzahlschwankung entgegenwirkt und die eingeleiteten Drehzahlschwankungen dämpft. Bei besonders starken Drehzahlschwankungen kann die Pendelmasse also maximal ausgeschwungen sein und die radial am weitesten innen liegende Stellung annehmen. Die in dem Trägerflansch und/oder in der Pendelmasse vorgesehenen Bahnen weisen hierzu geeignete Krümmungen auf, in denen ein insbesondere als Laufrolle ausgestaltetes, Koppelelement geführt sein kann. Vorzugsweise sind mindestens zwei Laufrollen vorgesehen, die jeweils an einer Laufbahn des Trägerflanschs und einer Pendelbahn der Pendelmasse geführt sind. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere Pendelmassen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt an dem Trägerflansch geführt. Die träge Masse der Pendelmasse und/oder die Relativbewegung der Pendelmasse zum Trägerflansch ist insbesondere zur Dämpfung eines bestimmten Frequenzbereichs von Drehungleichförmigkeiten, insbesondere einer Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors, ausgelegt. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse und/oder mehr als ein Trägerflansch vorgesehen. Beispielsweise sind zwei über insbesondere als Abstandsbolzen ausgestaltete Bolzen oder Niete miteinander verbundene Pendelmassen vorgesehen, zwischen denen in axialer Richtung des Drehschwingungsdämpfers der Trägerflansch positioniert ist. Alternativ können zwei, insbesondere im Wesentlichen Y-förmig miteinander verbundene, Flanschteile des Trägerflanschs vorgesehen sein, zwischen denen die Pendelmasse positioniert ist.
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In einer weiteren, auch als „U-Fliehkraftpendel“ bezeichneten, Ausführungsform des Fliehkraftpendels kann die Pendelmasse an unterschiedlichen Axialseiten des Trägerflanschs vorgesehene Pendelbleche aufweisen, die über ein in einer Pendelöffnung des Trägerflanschs angeordnetes Zwischenstück miteinander verbunden sind. Das Zwischenstück kann eine Pendelbahn aufweisen, die direkt oder indirekt an einer von der Pendelöffnung des Trägerflanschs ausgebildeten Laufbahn pendelbar geführt sein kann. Die Pendelbahn des Zwischenstücks der Pendelmasse und die Laufbahn des Trägerflanschs können in einem gemeinsamen Axialbereich angeordnet sein und in radialer Richtung betrachtet sich gegenseitig zumindest teilweise überlappen. Zwischen der Pendelbahn und der Laufbahn kann ein, beispielsweise als Laufrolle ausgestaltetes, Koppelelement angeordnet sein, das unter Fliehkrafteinfluss sowohl an der Pendelbahn als auch an der Laufbahn anliegen kann. Da die Pendelmasse ausschließlich über das Zwischenstück an dem Trägerflansch pendelbar geführt werden kann, ist es nicht erforderlich an den Pendelblechen Pendelbahn vorzusehen, so dass die Pendelbleche einfach und kostengünstig hergestellt werden können. Die Pendelmasse ist insbesondere an mehr als einer Koppelstelle, vorzugsweise genau zwei Koppelstellen, an dem Trägerflansch pendelbar geführt. Das Zwischenstück kann für die Koppelung an genau einer Koppelstelle ausgestaltet sein, so dass eine der für die Führung der Pendelmasse vorgesehenen Anzahl von Koppelstellen entsprechende Anzahl an Zwischenstücken vorgesehen sein kann. Alternativ kann das Zwischenstück für die Koppelung an genau zwei oder gegebenenfalls mehr Koppelstellen ausgestaltet sein, so dass insbesondere genau ein Zwischenstück die für die Führung der Pendelmasse vorgesehene Anzahl an Koppelstellen realisieren kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: eine schematische Schnittansicht eines Drehschwingungsdämpfers,
- 2: eine schematische perspektivische Ansicht eines primärseitigen Teils des Drehschwingungsdämpfers aus 1 und
- 3: eine schematische entlang einer Sekante geschnittene Detailansicht des primärseitigen Teils aus 2.
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Der in 1 am Beispiel eines Zweimassenschwungrads für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ausgestalteten Drehschwingungsdämpfer 10 weist eine Primärmasse 12 auf, zu der eine Sekundärmasse 14 über ein als Bogenfeder ausgestaltetes und mit einem Schmiermittel geschmiertes Energiespeicherelement 16 begrenzt verdrehbar gekoppelt ist. Die Primärmasse 12 weist eine radial verlaufende Schwungscheibe 18 auf, von der eine rohrförmige Überdeckung 20 in axialer Richtung absteht und das Energiespeicherelement 16 radial außen überdeckt. In axialer Richtung zwischen der Schwungscheibe 18 der Primärmasse 12 und einem tangential an dem Energiespeicherelement 16 anschlagbaren Ausgangsflansch 22 der Sekundärmasse 14 ist ein mit der Sekundärmasse 14 verbundenes Fliehkraftpendel 24 vorgesehen, das radial innerhalb zur Überdeckung 20 der Primärmasse 12 angeordnet ist und in axialer Richtung betrachtet ein Teil des Energiespeicherelements 16 überdeckt. Die Sekundärmasse 14 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zudem eine Ausgangsnabe 25 auf, über die ein schwingungsgedämpftes Drehmoment ausgeleitet werden kann.
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Radial außerhalb zu dem Fliehkraftpendel 24 ist ein separat ausgeführter Massering 26 vorgesehen, der mit der Primärmasse verbunden ist. Wie in 2 dargestellt, kann der Massering 26 einen in axialer Richtung abstehenden U-förmigen Anschlag 28 aufweisen, der in tangentialer Richtung an jeweils einem Energiespeicherelement 16 anschlagen kann. Wie in 3 dargestellt kann die Primärmasse 12 einen in axialer Richtung abstehenden Fortsatz 30 aufweisen, der insbesondere mit Presspassung in eine von dem U-förmigen Anschlag 28 ausgebildete Aufnahmetasche 32 eingesetzt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehschwingungsdämpfer
- 12
- Primärmasse
- 14
- Sekundärmasse
- 16
- Energiespeicherelement
- 18
- Schwungscheibe
- 20
- Überdeckung
- 22
- Ausgangsflansch
- 24
- Fliehkraftpendel
- 25
- Ausgangsnabe
- 26
- Massering
- 28
- Anschlag
- 30
- Fortsatz
- 32
- Aufnahmetasche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017106112 A1 [0002]
