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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein primäres Schwungrad, das dazu bestimmt ist, am Ende einer Antriebswelle befestigt zu sein und in Drehung von dieser Antriebswelle angetrieben zu werden, ein sekundäres Schwungrad, das auf dem primären Schwungrad zentriert und in Drehung geführt ist, und einen Torsionsschwingungsdämpfer, der zwischen den zwei Schwungrädern montiert ist und diese rotatorisch verbindet.
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Technologischer Hintergrund
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Die Verbrennungsmotoren erzeugen kein konstantes Drehmoment und weisen Drehungleichförmigkeiten auf, die durch die aufeinanderfolgenden Explosionen in ihren Zylindern hervorgerufen werden. Diese Drehungleichförmigkeiten erzeugen Schwingungen, die geeignet sind, sich auf das Getriebe zu übertragen und somit Stöße, Geräusche und Lärmbelästigungen hervorzurufen, die besonders ungewünscht sind. Um die ungewünschten Auswirkungen der Schwingungen zu verringern und den Fahrkomfort der Kraftfahrzeuge zu verbessern, sind gewisse Antriebsstränge eines Kraftfahrzeugs mit einem Zweimassenschwungrad ausgestattet.
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Herkömmlicherweise ist das primäre Schwungrad mit Hilfe eines primären Elements ausgeführt, das mit der Antriebswelle verbunden ist und einen Anlasserkranz trägt. Ein Deckel verschließt das primäre Element, wobei er einen Raum definiert, um den Torsionsschwingungsdämpfer aufzunehmen, wobei der Deckel in seiner Mitte eine Öffnung aufweist, um das sekundäre Schwungrad mit dem Torsionsschwingungsdämpfer zu verbinden. Das sekundäre Schwungrad umfasst eine Flanschscheibe, die sich innerhalb des primären Elements befindet, die mit Stützklauen versehen ist, die mit dem Torsionsschwingungsdämpfer zusammenwirken. Das sekundäre Schwungrad umfasst auch eine ringförmige Trägheitsmasse, die außerhalb des primären Elements angeordnet und an der Flanschscheibe durch die Öffnung des Deckels hindurch befestigt ist. Bewegliche Massen, wie Pendelmassen, können auf der Flanschscheibe oder auf der ringförmigen Trägheitsmasse hinzugefügt sein, um die Filterung der Schwingungen, die vom Motor kommen, im restlichen Antriebsstrang zu erhöhen.
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Es ist bekannt, einen mit dem primären Schwungrad verbundenen Schutzring hinzuzufügen, der die ringförmige Trägheitsmasse des sekundären Schwungrads abdeckt, um dieses zu schützen. Es wird auch ein mit einer Vielzahl von Kerben versehener Synchronisationsring am Umfang des primären Schwungrads hinzugefügt, um die Position der Kurbelwelle bestimmen zu können und die Drehgeschwindigkeit des Motors mit Hilfe eines magnetischen oder optischen Sensors zu messen.
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Der Deckel, der Schutzring und der Synchronisationsring sind mit Hilfe von zwei oder drei Elementen aus tiefgezogenem Blech hergestellt, die mit Hilfe von zwei oder drei Schweißnähten auf das primäre Element geschweißt werden, um den Torsionsschwingungsdämpfer in dem primären Schwungrad einzuschließen.
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Die
DE 10 2012 211 089 zeigt ein Zweimassenschwungrad, umfassend ein primäres Schwungrad, das mit einem Deckel und einem Ring versehen ist, die die Schutz- und Synchronisationsfunktionen gewährleisten, wobei der Deckel und der Ring mit dem primären Element durch zwei Schweißnähte miteinander verbunden sind.
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Diese Schweißungen müssen aus Gründen der Präzision mit Hilfe eines Lasers durchgeführt werden, was eine lange Montagezeit erfordert, die hohe Kosten bedeutet und ferner erfordert, dass Formen vorhanden sind, die es ermöglichen, die Schweißungen mit Hilfe eines Lasers durchzuführen. Um die Herstellungskosten zu verringern, wird eine neue Lösung angestrebt.
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Zusammenfassung
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Ein Gedanke, der der Erfindung zu Grunde liegt, besteht darin, den Deckel, den Schutzring und den Synchronisationsring in einem Stück herzustellen, um eine Montage dieser Elemente auf dem primären Element des primären Schwungrads mit Hilfe einer einzigen Schweißnaht zu ermöglichen.
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Nach einer Ausführungsart liefert die Erfindung ein Zweimassenschwungrad, umfassend ein primäres Schwungrad, das dazu bestimmt ist, am Ende einer Antriebswelle befestigt zu sein, um in Drehung von dieser Antriebswelle angetrieben zu werden, ein sekundäres Schwungrad, das auf dem primären Schwungrad zentriert und in Drehung geführt ist, und elastische Elemente, die zwischen dem primären Schwungrad und dem sekundären Schwungrad montiert sind und diese in Drehung miteinander verbinden. Das primäre Schwungrad umfasst ein primäres Element, das durch einen Deckel verschlossen ist, um die elastischen Elemente einzuschließen, einen Synchronisationsring, der mit Synchronisationselementen versehen ist, die an einer äußeren Peripherie des primären Elements angeordnet sind, und einen Schutzring, der axial in eine erste Axialrichtung in Richtung des sekundären Schwungrads vorspringt und dazu bestimmt ist, eine ringförmige Trägheitsmasse des sekundären Schwungrads zu schützen. Der Deckel, der Synchronisationsring und der Schutzring sind aus einem einstückigen Teil hergestellt, wobei das einstückige Teil an dem primären Element befestigt ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsart umfasst das einstückige Teil einen radialen Abschnitt, einen ersten axialen Abschnitt und einen zweiten axialen Abschnitt. Der radiale Abschnitt, der einen Deckel bildet, kann sich von der Peripherie in Richtung zur Mitte erstrecken. Der erste axiale Abschnitt, der den Schutzring bildet, kann sich von dem radialen Abschnitt aus in die erste Axialrichtung erstrecken. Der zweite axiale Abschnitt, der den Synchronisationsring bildet, kann sich vom radialen Abschnitt aus in eine zweite Axialrichtung, die zur ersten Axialrichtung entgegengesetzt ist, erstrecken. Bei der bevorzugten Ausführungsart ist das einstückige Teil durch Tiefziehen eines Stahlblechs hergestellt, wobei ein Teil von dem radialen Abschnitt und den ersten und zweiten axialen Abschnitten eine doppelte Dicke aufweist, wobei das Blech auf sich selbst umgelegt ist. Der Teil, der eine doppelte Dicke aufweist, kann der erste axiale Abschnitt sein. Nach dem Ausführungsbeispiel kann das einstückige Teil ein umlaufendes Profil mit einem insgesamt T-förmigen Querschnitt haben. Das primäre Element kann eine zylindrische Schürze umfassen, die sich axial bis zu einem Schweißrand erstreckt, der mit dem Deckel in Kontakt kommt, der von dem einstückigen Teil gebildet ist, wobei die zylindrische Schürze zumindest teilweise von dem Synchronisationsring abgedeckt ist. Die zylindrische Schürze kann auf einem äußeren Umfang der zylindrischen Schürze einen ringförmigen Vorsprung umfassen, und die Synchronisationselemente des Synchronisationsringes können Finger mit distalen Enden sein, die mit dem ringförmigen Vorsprung in Kontakt kommen.
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Das einstückige Teil kann an einer Trägheitsmasse des primären Schwungrads beteiligt sein. Der Deckel kann mindestens eine ringförmige Verformung umfassen, um sich an die Form der elastischen Elemente anzupassen. Der Deckel kann mindestens eine Erhöhung umfassen, die dazu bestimmt ist, mit den elastischen Elementen zusammenzuwirken. Die mindestens eine Erhöhung kann im Bereich der ringförmigen Verformung angeordnet sein. Die ringförmige Trägheitsmasse kann Pendelmassen umfassen, deren Verlagerung sich den Drehgeschwindigkeitsvariationen entgegensetzt.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird besser verständlich, und weitere Aufgaben, Details, Merkmale und Vorteile derselben gehen deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer besonderer Ausführungsarten der Erfindung hervor, die nur darstellend und nicht beschränkend sind und sich auf die beigefügten Zeichnungen beziehen.
- - 1 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines Zweimassenschwungrads nach einer bevorzugten Ausführungsart.
- - 2 ist eine halbe Radialschnittansicht des Zweimassenschwungrads aus 1.
- - 3 ist eine Perspektivansicht eines Deckels des primären Schwungrads des Zweimassenschwungrads aus 1.
- - 4 ist eine halbe Radialschnittansicht des Deckels des primären Schwungrads aus 3.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsarten
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In der Beschreibung und den Ansprüchen werden die Begriffe „außen“ und „innen“ sowie die Richtungen „axial“ und „radial“ verwendet, um nach den in der Beschreibung gegebenen Definitionen Elemente der Vorrichtung zu bezeichnen. Vereinbarungsgemäß ist die „radiale“ Richtung orthogonal zu der die „axiale“ Richtung bestimmenden Drehachse X der Vorrichtung und bei einer Entfernung von der Achse von innen nach außen ausgerichtet, und ist die „Umfangsrichtung“ orthogonal zur Achse der Vorrichtung und orthogonal zur Radialrichtung ausgerichtet. Die Begriffe „außen“ und „innen“ werden verwendet, um die relative Position eines Elements in Bezug zu einem anderen relativ zur Drehachse X der Vorrichtung zu definieren, wobei ein Element nahe der Achse somit als innen bezeichnet wird, im Gegensatz zu einem äußeren Element, das sich radial an der Peripherie befindet.
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Um eine bevorzugte Ausführungsart der Erfindung besser im Detail zu beschreiben, entsprechen die 1 bis 4 verschiedenen Ansichten zur Darstellung einer selben Ausführungsart. Die identischen Bezugszeichen in diesen Figuren entsprechen der Bezeichnung eines selben Gegenstands oder Details eines Gegenstands. Allerdings sind aus Klarheitsgründen nicht alle Bezugszeichen in allen Ansichten markiert.
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Die 1 und 2 stellen ein Zweimassenschwungrad 1 dar. Dieses umfasst ein primäres Element 2 und ein sekundäres Element 20, die relativ zueinander um die Achse X drehbeweglich sind. Der Torsionsschwingungsdämpfer umfasst weiterhin elastische Elemente 15, die dazu vorgesehen sind, ein Drehmoment zu übertragen und die Drehungleichförmigkeiten zwischen dem primären Element 2 und dem sekundären Element 20 zu dämpfen.
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Das primäre Element 2 ist hier ein primäres Schwungrad, das dazu bestimmt ist, am Ende einer Kurbelwelle eines Motors befestigt zu sein. Es umfasst eine Nabe 21, einen radialen Abschnitt 11, der sich von der Nabe 21 aus radial nach außen erstreckt, und eine zylindrische Schürze 3 mit axialer Ausrichtung, die sich in Axialrichtung von der äußeren Peripherie des radialen Abschnitts 11 aus erstreckt. Das primäre Element 2 umfasst auch einen Deckel 22, der am Ende der zylindrischen Schürze 3 befestigt ist. Der Deckel 22 definiert mit dem radialen Abschnitt 11 und der zylindrischen Schürze 3 eine ringförmige Kammer 14, in der die elastischen Elemente 15 angeordnet sind. Die elastischen Elemente 15 sind beispielsweise gekrümmte Schraubenfedern, die in Umfangsrichtung um die Achse X verteilt sind. Jedes der elastischen Elemente 15 erstreckt sich in Umfangsrichtung zwischen zwei Stützklauen einer Flanschscheibe 16, die drehfest mit dem sekundären Element 20 verbunden ist, und zwei Auflagesitzen, die von dem primären Element 2 getragen werden. Jeder Auflagesitz, der von dem primären Element 2 getragen wird, ist beispielsweise von zwei Erhöhungen gebildet, die jeweils in dem radialen Abschnitt 11 des primären Elements 2 und in dem Deckel 22 ausgebildet sind. So liegt, während der Funktion, jedes der elastischen Elemente 15 an einem ersten Ende an einem Auflagesitz auf, der von dem primären Element 2 getragen wird, und an einem zweiten Ende an einer Stützklaue, die von der Flanschscheibe 16 getragen wird, um die Übertragung des Drehmoments zwischen dem primären Element 2 und dem sekundären Element 20 zu gewährleisten.
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Nach einer nicht dargestellten Ausführungsart ist die Flanschscheibe 16 nicht an dem sekundären Element 20 befestigt, sondern um die Achse X in Bezug zum sekundären Element 20 drehbeweglich, und wird das Drehmoment zwischen der Flanschscheibe 16 und dem sekundären Element 20 von einer oder mehreren zusätzlichen Stufen von elastischen Elementen übertragen.
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Das sekundäre Element 20 umfasst eine Nabe 23, die innere Rillen aufweist, die dazu bestimmt sind, mit komplementären Rillen einer Drehmomentübertragungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Doppelkupplung oder einem Drehmomentwandler, zusammenzuwirken, die geeignet sind, das Drehmoment zwischen dem sekundären Element 20 und einer Eingangswelle des Getriebes zu übertragen. Ferner umfasst das sekundäre Element 20 auch eine ringförmige Trägheitsmasse 24, die an der Nabe 23 und an der Flanschscheibe 16 unter Vermittlung von Nieten 9 befestigt ist. Die ringförmige Trägheitsmasse 24 ermöglicht es, die Trägheit des sekundären Elements 20 zu erhöhen. Um die Filterung zu verbessern, sind Pendelmassen 26 an der ringförmigen Trägheitsmasse 24 befestigt.
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Bei weiteren nicht dargestellten Ausführungsarten umfasst das sekundäre Element 20 ein sekundäres Schwungrad, das eine ebene ringförmige Fläche aufweist, die nach vorne gerichtet und dazu bestimmt ist, eine Stützfläche für einen Reibbelag einer Kupplungsscheibe zu bilden. Bei dieser Variante können die Pendelmassen auf der Flanschscheibe verlagert werden.
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Überdies ist die zylindrische Schürze 3 von einem Synchronisationsring 17 abgedeckt, der sich axial vom Ende der Schürze 3 aus erstreckt. Der Synchronisationsring 17 umfasst eine Vielzahl von Fingern 18, die sich in Axialrichtung parallel zur Achse X erstrecken, und die voneinander durch Fenster 19 getrennt sind. Bei der dargestellten Ausführungsart sind die distalen Enden der Finger 18 frei, d.h. nicht miteinander verbunden. Allerdings weist bei anderen Ausführungsarten, die nicht dargestellt sind, der Synchronisationsring 17 einen distalen Rand auf, der eine ringförmige Form hat und eine Verbindung zwischen den distalen Enden der Finger 18 gewährleistet.
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Eine solche Struktur, die aus einer Wechselfolge von Fingern 18 und Fenstern 19 gebildet ist, ermöglicht es einem Sensor, der an dem Chassis des Fahrzeugs befestigt und radial gegenüber dem Synchronisationsring 17 befestigt ist, die Position und/oder die Geschwindigkeit des Synchronisationsrings 17 zu erfassen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsart ist der Synchronisationsring 17 aus einem ferromagnetischen Material, beispielsweise aus einem Metallblech, vorzugsweise aus Stahl, hergestellt. Ferner ist der Sensor geeignet, Magnetfeldvariationen zu erfassen. Ein solcher Sensor ist beispielsweise ein aktiver Hall-Sensor oder ein passiver Sensor. So ist die Wechselfolge von Fingern 18 und Fenstern 19 des Synchronisationsrings 17 geeignet, wenn das Ziel drehend angetrieben wird, eine Magnetfeldvariation zu erzeugen, die vom Sensor erfasst wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsart ist der Sensor ein optischer Sensor, der den Durchgang eines Fensters 19 oder eines Fingers 18 in seinem optischen Feld erfasst.
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Wie in 2 dargestellt, weist die zylindrische Schürze 3 einen ringförmigen Vorsprung 27 auf, der am Umfang des äußeren Randes der Schürze 3 vorgesehen ist. Dieser ringförmige Vorsprung 27 weist einen inneren Stützabschnitt auf, der sich radial innerhalb der Finger 18 und genauer betrachtet zwischen dem distalen Ende 20 der Finger 18 und der zylindrischen Schürze 3 befindet.
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Nach einer Ausführungsart ist das distale Ende jedes der Finger 18 an dem inneren Stützabschnitt des ringförmigen Vorsprungs 27 in Kontakt. Dies ermöglicht es, die Verformung des Synchronisationsrings 17 und genauer betrachtet der Finger 18 radial nach innen im Fall von Stößen zu begrenzen.
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Nach einer weiteren Ausführungsvariante ist jedes der distalen Enden der Finger 18 von dem inneren Stützabschnitt des ringförmigen Vorsprungs 27 durch ein Funktionsspiel getrennt, das kleiner als ein Radialabstand ist, der geeignet ist, zu einer plastischen Verformung der Finger 18 zu führen.
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Das primäre Schwungrad umfasst auch einen Schutzring 28, der sich vom Ende der Schürze 3 aus axial in eine zum Synchronisationsring 17 entgegengesetzte Richtung erstreckt. Der Schutzring 28 deckt die ringförmige Trägheitsmasse 24 ab, um diese vor von außen kommenden Gegenständen zu schützen.
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Um den Zusammenbau des Zweimassenschwungrads 1 zu vereinfachen, sind der Synchronisationsring 17, der Schutzring 28 und der Deckel 22 aus einem einstückigen Teil 30 hergestellt, das im Detail in den 3 und 4 dargestellt ist.
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Um die Montage zu vereinfachen, ist das einstückige Teil 30 ein umlaufendes Stück mit einem insgesamt T-förmigen Querschnitt. Ein radialer Abschnitt des T-förmigen Querschnitts bildet den Deckel 22. Ein erster axialer Abschnitt und ein zweiter axialer Abschnitt erstrecken sich von außerhalb des radialen Abschnitts des T-förmigen Querschnitts ausgehend axial in zwei entgegengesetzte Richtungen. Der erste axiale Abschnitt bildet den Schutzring 28 und der zweite axiale Abschnitt bildet den Synchronisationsring 17.
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Unter insgesamt T-förmigem Querschnitt ist zu verstehen, dass die drei Abschnitte des Teils 30 ein Profil haben, das sich einem T annähert, ohne unbedingt eben und von identischer Dicke zu sein. Was den Synchronisationsring 28 betrifft, bewirkt die Verwendung von Fingern 18 mit nicht verbundenen distalen Enden, dass der zweite axiale Abschnitt des Teils 30 im Hinblick auf die Länge nicht regelmäßig ist.
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Nach verschiedenen nicht dargestellten Varianten kann das einstückige Teil einen Querschnitt haben, der nicht unbedingt T-förmig ist bzw. überhaupt nicht T-förmig ist. Der Synchronisationsring 17 und der Schutzring 28 können nämlich in Bezug zueinander in Radialrichtung versetzt sein oder mehr oder weniger in Bezug zur Axialrichtung geneigt sein, d.h. eine kegelstumpfartige Form haben.
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Weiterhin ist bei einer bevorzugten Ausführungsart das einstückige Teil 30 aus Stahlblech durch Tiefziehen hergestellt. Um eine T-Form zu haben und gleichzeitig einstückig zu sein, kann das tiefgezogene Teil eine doppelte Dicke auf einem der Schenkel des T-förmigen Querschnitts aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausführungsart weist der erste axiale Abschnitt, der dem Schutzring 28 entspricht, eine doppelte Blechdicke auf, die auf sich selbst umgelegt ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsart umfasst der dem Deckel 22 entsprechende radiale Abschnitt eine ringförmige Verformung 32, um sich an die Form der elastischen Elemente 15 anzupassen. Dies ermöglicht es, das Volumen der ringförmigen Kammer 14 zu verringern und somit das die Kammer 14 füllende Fettvolumen zu verringern. Ferner erfolgt die Drehmomentübertragung zwischen dem primären Schwungrad und den elastischen Elementen 15 unter Vermittlung von Erhöhungen 25, die lokalisierten Verstärkungen auf dem radialen Abschnitt an Stellen entsprechend, die sich im Bereich der ringförmigen Verformung 32 befinden. Daher ist die Form des axialen Abschnitts weder gerade noch regelmäßig.
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Allerdings entspricht die globale Form des Querschnitts des einstückigen Teils 30 einem Buchstaben T.
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Der Fachmann wird es schätzen, dass das einstückige Teil 30 zur Gänze unter Verwendung einer einzigen Bearbeitungstechnik hergestellt werden kann. Wie vorher angeführt, kann das einstückige Teil 30 durch Tiefziehen eines Stahlblechs hergestellt werden. Der Vorgang des Tiefziehens ermöglicht es, die Gesamtheit der vorher beschriebenen Formen, inklusive der Finger 18, herzustellen. Allerdings können die Finger 18 auch vor oder nach dem Tiefziehvorgang ausgeschnitten werden.
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Bei einer nicht dargestellten Variante kann das einstückige Teil 30 durch Formguss hergestellt werden, was die Verwendung einer breiten Auswahl von Materialien ermöglicht. Allerdings da dieses Stück Teil des primären Schwungrads ist und sich an dem äußeren Abschnitt des primären Elements 2 befindet, kann der Fachmann die Tatsache berücksichtigen, dass die Trägheit des einstückigen Teils 30 aktiv zur Gesamtträgheit des primären Schwungrads beiträgt.
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Das einstückige Teil 30 ermöglicht einen schnelleren Zusammenbau des Zweimassenschwungrads als beim Stand der Technik. Tatsächlich wird nämlich ein einziger Befestigungsvorgang durchgeführt, um den Deckel 22, den Synchronisationsring 17 und den Schutzring 28 auf dem primären Element zu befestigen.
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Bei der bevorzugten Ausführungsart erfolgt die Befestigung des einstückigen Teils 30 am Ende der zylindrischen Schürze 3 durch Schweißen mittels Laser im Bereich der Befestigungszone 34. Das Laserschweißen erfolgt vorzugsweise durch die Dicke des radialen Abschnitts hindurch. Das Schweißen ermöglicht es ferner, einen dichten Verschluss der ringförmigen Kammer 14 herzustellen.
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Natürlich bleibt es, auch wenn andere Befestigungsmittel verwendet werden, vorteilhaft, nur ein einziges Teil befestigen zu müssen.
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Obwohl die Erfindung in Verbindung mit mehreren besonderen Ausführungsarten beschrieben wurde, ist offensichtlich, dass sie keinesfalls auf diese beschränkt ist, und dass sie alle technischen Äquivalente der beschriebenen Mittel sowie ihre Kombinationen umfasst, falls diese in den Rahmen der Erfindung fallen.
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Die Verwendung des Verbs „umfassen“, „enthalten“ oder „einschließen“ und seiner konjugierten Formen schließt nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder weiterer Schritte als der in einem Anspruch erwähnten aus. Die Verwendung des unbestimmten Artikels „ein“ oder „eine“ für ein Element oder einen Schritt schließt, außer anders angegeben, nicht das Vorhandensein einer Vielzahl solcher Elemente oder Schritte aus.
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In den Ansprüchen ist ein Bezugszeichen in Klammern nicht als eine Beschränkung des Anspruchs zu interpretieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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