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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel, zur drehzahlabhängigen Drehschwingungsdämpfung innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Fliehkraftpendeleingang zur Einleitung eines Drehmoments in das Fliehkraftpendel und einen Fliehkraftpendelausgang zur Abgabe eines Drehmoments aus dem Fliehkraftpendel, sowie einer zwischen dem Fliehkraftpendeleingang und dem Fliehkraftpendelausgang angeordneten Mehrzahl von Pendelmassen, welche zumindest an einem ersten Pendelflansch angeordnet sind, und wobei jede Pendelmasse in einer ihr zugeordneten Kulissenführung entlang einer Pendelbahn gegenüber dem Pendelflansch beweglich geführt ist, wobei wenigstens ein gummielastisches Dämpfungselement zur Aufpralldämpfung eines Aufpralls der jeweiligen Pendelmasse vor Erreichen einer der Endpositionen auf ihrer Pendelbahn in dem Fliehkraftpendel vorgesehen ist.
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Ein Fliehkraftpendel ist dazu eingerichtet, Drehungleichförmigkeiten bzw. Torsionsschwingungen in einem Antriebsstrang zu tilgen. Die Drehungleichförmigkeiten können insbesondere von einem Hubkolben-Verbrennungsmotor stammen. Wird die Drehbewegung der Antriebswelle beschleunigt, so speichert das Fliehkraftpendel Energie zwischen, wird die Welle wieder verzögert, so gibt das Fliehkraftpendel die zwischengespeicherte Energie wieder ab und kann so die auftretenden Drehungleichförmigkeiten in dem Antriebsstrang minimieren. Dazu umfasst ein Fliehkraftpendel üblicherweise einen Pendelflansch zur Verbindung mit der Antriebswelle und eine oder mehrere Pendelmassen, die jeweils entlang einer Pendelbahn in der Drehebene des Pendelflanschs verschiebbar angebracht sind. Ein einfaches Fliehkraftpendel verwendet Pendelbahnen, die lediglich eine Verschiebung der Pendelmassen erlauben. Bei einem Trapez-Fliehkraftpendel werden die Pendelmassen zusätzlich zu ihrer Verschiebebewegung auch um eigene Achsen verdreht, sodass der Rotationsimpuls der Pendelmassen zur verbesserten Energiespeicherung genutzt werden kann.
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Die Pendelmassen können aneinander oder am Pendelflansch anschlagen, wenn der Antriebsstrang in einem bestimmten Betriebszustand ist, beispielsweise wenn bei einem Automatikgetriebe in den Leerlauf gewechselt wird, wenn sehr langsam gefahren wird, wenn der Verbrennungsmotor angelassen oder ausgeschaltet wird oder wenn das Kraftfahrzeug zum Stillstand hin ausläuft.
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Um diese Geräusche zu reduzieren, kann zwischen den Pendelmassen und den Anschlägen ein Dämpfungselement aus Kunststoff wie Elastomer oder Gummi vorgesehen sein. Des Weiteren ist aus der
WO 2013/13117841 A1 ein Fliehkraftpendel in einem Zweimassenschwungrad bekannt, bei dem Dämpfungselemente an den Pendelmassen angeordnet sind, die Anschlaggeräusche der Pendelmassen gegenüber dem Pendelflansch verringern.
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Derartige Dämpfungselemente können, wenn sie aus einem gummielastischen Material mit einer hohen Shore-Härte geformt sind, vergleichsweise viel Anschlagenergie aufnehmen, sie sind jedoch dann üblicherweise recht spröde. Bei niedriger Shore-Härte können derartige Dämpfungselemente nur vergleichsweise wenig Anschlagenergie aufnehmen, so dass bei der Konfiguration derartiger Dämpfungselemente stets ein Kompromiss hinsichtlich der Auswahl der Shore-Härte des Dämpfungsmaterials eingegangen werden musste.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein Fliehkraftpendel bereitzustellen, bei dem ein vorzeitiger Verschleiß der Pendelmassen und des Pendelflanschs reduziert und eine Beeinträchtigung durch Klappergeräusche zumindest minimiert oder vollständig verhindert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fliehkraftpendel, zur drehzahlabhängigen Drehschwingungsdämpfung innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Fliehkraftpendeleingang zur Einleitung eines Drehmoments in das Fliehkraftpendel und einen Fliehkraftpendelausgang zur Abgabe eines Drehmoments aus dem Fliehkraftpendel, sowie einer zwischen dem Fliehkraftpendeleingang und dem Fliehkraftpendelausgang angeordneten Mehrzahl von Pendelmassen, welche zumindest an einem ersten Pendelflansch angeordnet sind, und wobei jede Pendelmasse in einer ihr zugeordneten Kulissenführung entlang einer Pendelbahn gegenüber dem Pendelflansch beweglich geführt ist, wobei wenigstens ein gummielastisches Dämpfungselement zur Aufpralldämpfung eines Aufpralls der jeweiligen Pendelmasse vor Erreichen einer der Endpositionen auf ihrer Pendelbahn in dem Fliehkraftpendel vorgesehen ist, wobei das gummielastische Dämpfungselement wenigstens einen Hohlraum aufweist, wobei der Hohlraum mit einem gasförmigen, einem flüssigen und/oder einem gelförmigen Medium ganz oder teilweise gefüllt ist.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die Dämpfungseigenschaften eines gummielastischen Dämpfungselements durch Erhöhung der Energieaufnahme und Verlängerung des Anschlagwegs verbessert werden können. Dies kann insbesondere durch die Erhöhung der Shore-Härte des Dämpfungsmaterials des gummielastischen Dämpfungselements und einer Optimierung der dämpfungsrelevanten Geometrie des Dämpfungselements durch den oder die im Inneren des Dämpfungselements vorhandenen Hohlräume bzw. die Eigenschaften des Mediums, mit dem die Hohlräume befüllt sind. Auch der Füllgrad und/oder die Kombination verschiedener Medien kann zum Einstellen von vorteilhaften Dämpfungseigenschaften des gummielastischen Dämpfungselements verwendet werden.
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Zunächst werden einige Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Im Sinne dieser Anmeldung wird unter dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug die Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und über die Fahrzeugräder bis auf die Straße übertragen. Das erfindungsgemäße Fliehkraftpendel ist insbesondere dazu vorgesehen, in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrtzeugs integriert zu sein.
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Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM), Hybridelektrokraftfahrzeuge oder Zugmaschinen.
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Ein Dämpfungselement hat die Funktion den Aufprall einer Pendelmasse vor dem Erreichen einer seiner Endlagen entlang seiner Pendelbahn abzudämpfen. Hierzu kann ein Dämpfungselement insbesondere gummielastisch ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das gummielastische Dämpfungselement hohlzylinderartig ausgeformt ist. Hierdurch kann das gummielastische Dämpfungselement beispielsweise an Bolzen oder Nietköpfen der Pendelmassen oder des Pendelflansches aufgesteckt werden. Es wäre auch grundsätzlich auch denkbar, ein hohlzylinderartiges Dämpfungselement in eine dafür im Fliehkraftpendel vorgesehene, korrespondierende Öffnung oder Bohrung einzusetzen.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass wenigstens ein erster Hohlraum des gummielastischen Dämpfungselements als umlaufender Kanal ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass über den Umfang des Dämpfungselements gleichmäßige Dämpfungseigenschaften erzielbar sind.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das gummielastische Dämpfungselement v-förmig ausgeformt ist. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das gummielastische Dämpfungselement w-förmig ausgeformt ist.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Hohlraum als Kanal ausgebildet ist, der sich durch den ersten Schenkel zum zweiten Schenkel des v-förmigen Dämpfungselement erstreckt.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass wenigsten zwei voneinander getrennte Hohlräume in dem gummielastischen Dämpfungselement ausgebildet sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Zonen unterschiedlicher Dämpfungseigenschaften an dem Dämpfungselement konfiguriert werden können.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der Hohlraum einen über seine Längserstreckung variablen Querschnitt aufweist.
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Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt ist, dass die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungselements noch spezifischer konfigurieren lassen.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass der Hohlraum eine kreisrunde, ovale, dreieckige, rechteckige oder sechseckige Querschnittsgrundform aufweist.
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In einer weiteren, bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das gummielastische Dämpfungselement dünnwandig ausgebildet. Dünnwandig bedeutet im Sinne dieser Anmeldung, dass die Materialstärke im Bereich des Hohlraums wesentlich kleiner ist als die flächige Ausdehnung des der Materialstärke zugewandten Flächenabschnitts des Hohlraums. Hierdurch kann insbesondere ein gummielastisches Dämpfungselement mit einer großen elastischen Anpassbarkeit im Hinblick auf dessen Raumform bereitgestellt werden. Die Geometrie des gummielastischen Dämpfungselements kann sich hierdurch sehr gut beim Endanschlag an den Gegen-Partner anschmiegen bzw. anpassen (hier der PendelFlansch). Die Wanddicke des gummielastischen Dämpfungselements kann entlang seiner räumlichen Ausdehnung variieren. Insbesondere kann das gummielastische Dämpfungselement auch kissenartig ausgebildet sein. Ein derart kissenartig ausgebildete gummielastische Dämpfungselement kann besonders bevorzugt aus einem dünnwandigen stoffartigen Werkstoff gebildet sein.
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Um die Dämpfungseigenschaften des gummielastischen Dämpfungselements weiter zu verbessern, kann es auch vorgesehen sein, dass das Medium in dem Hohlraum unter einem relativ zum atmosphärischen Umgebungsdruck Überdrück oder Unterdruck steht. Je nach Anwendung kann der Druck in dem Kissen so ausgewählt werden, dass die Energie bei Endanschlag der Pendelmassen vorteilhaft abgebaut werden kann.
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Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass das gummielastische Dämpfungselement, insbesondere monolithisch, aus einem Vulkanisat eines natürlichen oder synthetischen Kautschuks geformt ist. Der Vorteil, der sich hierdurch ergibt ist insbesondere, dass sich das Dämpfungselement einfach fertigen lässt.
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Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, dass das gummielastische Dämpfungselement aus einem Gewebe, insbesondere Doppelgewebe, geformt ist oder zumindest ein Gewebe umfasst. Hierdurch kann insbesondere eine kissenartige Ausgestaltung des gummielastischen Dämpfungselements erreicht werden, die ein hohes Maß an flexibler Verformbarkeit bereitstellt. In einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung können auch Chemiefaserstoffen mit dem Grundgewebe gemischt sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigen
- 1 ein Fliehkraftpendel in einer schematischen Querschnittsansicht
- 2 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fliehkraftpendels in einer isometrischen Perspektivansicht
- 3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fliehkraftpendels in einer isometrischen Perspektivansicht
- 4 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fliehkraftpendels in einer isometrischen Perspektivansicht
- 5 verschiedene Ausführungsformen eines zylinderförmigen Dämpfungselements in Querschnittsansichten
- 6 verschiedene Ausführungsformen eines v-förmigen Dämpfungselements in Querschnittsansichten
- 7 verschiedene Ausführungsformen eines w-formigen Dämpfungselements in Querschnittsansichten
- 8 Kraftfahrzeug mit im Antriebsstrang angeordnetem Fliehkraftpendel in einer schematischen Blockdarstellung
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Die Figur zeigt ein Fliehkraftpendel 1, zur drehzahlabhängigen Drehschwingungsdämpfung innerhalb eines Antriebsstrangs 2 eines Kraftfahrzeugs 3, mit einen Fliehkraftpendeleingang 4 zur Einleitung eines Drehmoments in das Fliehkraftpendel 1 und einen Fliehkraftpendelausgang 5 zur Abgabe eines Drehmoments aus dem Fliehkraftpendel 1, sowie einer zwischen dem Fliehkraftpendeleingang 4 und dem Fliehkraftpendelausgang 5 angeordneten Mehrzahl von Pendelmassen 6, welche zumindest an einem ersten Pendelflansch 7 angeordnet sind. Das Fliehkraftpendel 1 ist in der gezeigten Darstellung außen an einem nicht näher bezeichnetem Zweimassenschwungrad angeordnet. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen des Fliehkraftpendels 1 möglich. 1 soll lediglich eine exemplarische Möglichkeit zum besseren Verständnis der Erfindung widergeben.
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Es sind grundsätzlich verschiedene Konfigurationen der Pendelmassen 6 mit dem Pendelflansch 7 möglich, die nachfolgend anhand der 2-5 näher erläutert werden.
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2 zeigt eine erste Konfiguration, bei der jeweils vier gleichgroße, als Kreisringsegmentabschnitte ausgeformte Pendelmassen 6 auf beiden Seiten des kreisringartigen Pendelflanschs 7 beweglich gelagert sind. Jede Pendelmasse 6 ist in einer ihr zugeordneten Kulissenführung 8 entlang einer Pendelbahn 9 gegenüber dem Pendelflansch 7 beweglich geführt. Die gummielastischen Dämpfungselemente 11 sind zur Aufpralldämpfung eines Aufpralls der jeweiligen Pendelmasse 6 vor Erreichen einer der Endpositionen auf ihrer Pendelbahn 9 in dem Fliehkraftpendel 1 vorgesehen. Aus der 2 ist ferner ersichtlich, dass das gummielastische Dämpfungselement 11 in der ersten Konfiguration hohlzylinderartig ausgeformt ist, was besonders gut aus der Ausschnittsvergrößerung im unteren Abschnitt der 2 ersichtlich ist. Insbesondere sind an den umfangseitigen Stirnflächen der Pendelmassen 6 Dämpfungselemente 11 positioniert, die ein aufeinanderschlagen an den Stirnflächen der Pendelmassen 6 dämpfen sollen.
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3 zeigt eine zweite Konfiguration, bei der jeweils vier gleichgroße, als Kreisringsegmentabschnitte ausgeformte Pendelmassen 6 auf beiden Seiten des kreisringartigen Pendelflanschs 7 beweglich gelagert sind. Jede Pendelmasse 6 ist in einer ihr zugeordneten Kulissenführung 8 entlang einer Pendelbahn 9 gegenüber dem Pendelflansch 7 beweglich geführt. Die gummielastischen Dämpfungselemente 11 sind zur Aufpralldämpfung eines Aufpralls der jeweiligen Pendelmasse 6 vor Erreichen einer der Endpositionen auf ihrer Pendelbahn 9 in dem Fliehkraftpendel 1 vorgesehen. Aus der 3 ist ferner ersichtlich, dass das gummielastische Dämpfungselement 11 in der zweiten Konfiguration v-förmig ausgeformt ist, was besonders gut aus der Ausschnittsvergrößerung im unteren Abschnitt der 3 ersichtlich ist.
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4 zeigt eine dritte Konfiguration, bei der jeweils drei gleichgroße, als Kreisringsegmentabschnitte ausgeformte Pendelmassen 6 auf beiden Seiten des kreisringartigen Pendelflanschs 7 beweglich gelagert sind. Jede Pendelmasse 6 ist in einer ihr zugeordneten Kulissenführung 8 entlang einer Pendelbahn 9 gegenüber dem Pendelflansch 7 beweglich geführt. Die gummielastischen Dämpfungselemente 11 sind zur Aufpralldämpfung eines Aufpralls der jeweiligen Pendelmasse 6 vor Erreichen einer der Endpositionen auf ihrer Pendelbahn 9 in dem Fliehkraftpendel 1 vorgesehen- Das gummielastische Dämpfungselement 11 ist in der gezeigten dritten Konfiguration w-förmig ausgeformt, was besonders gut aus der Ausschnittsvergrößerung im unteren Abschnitt der 3 ersichtlich ist.
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Nachfolgend werden die verschiedenen Ausgestaltungen der Dämpfungselemente 11 anhand der 5-7 erläutert.
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Alle gummielastischen Dämpfungselemente 11 der 5-7 weisen wenigstens einen Hohlraum 10 auf. Der Hohlraum 10 ist zur Einstellung der Dämpfungseigenschaften mit einem gasförmigen, einem flüssigen und/oder einem gelförmigen Medium ganz oder teilweise gefüllt.
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5 zeigt zunächst verschiedene Ausführungsformen eines zylinderförmigen Dämpfungselements 11 in Querschnittsansichten. Es ist an den Querschnittsdarstellungen gut zu erkennen, dass wenigstens ein erster Hohlraum 10 des gummielastischen Dämpfungselements 11 als umlaufender Kanal ausgebildet ist. In den Querschnittsansichten sind verschiedene mögliche Konfigurationen des Dämpfungselements 11 bzw. des Hohlraums/ der Hohlräume 10 wiedergegeben. Ersichtlich ist aus der 5, dass der Hohlraum 10 eine ovale, oder sechseckige Querschnittsgrundform aufweisen kann. Es ist auch möglich, eine Mehrzahl von parallel verlaufenden Kanälen in dem Dämpfungselement 11 vorzusehen, was beispielhaft in der zweiten Querschnittszeichnung von oben gezeigt ist.
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6 zeigt nachfolgend verschiedene Ausführungsformen eines v-förmigen Dämpfungselements 11 in Querschnittsansichten. Es ist an den Querschnittsdarstellungen gut zu erkennen, dass wenigstens ein Hohlraum 10 des gummielastischen Dämpfungselements 11 als Kanal ausgebildet ist, der sich durch den ersten Schenkel zum zweiten Schenkel des v-förmigen Dämpfungselement 11 erstreckt. In den Querschnittsansichten sind verschiedene mögliche Konfigurationen des Dämpfungselements 11 bzw. des Hohlraums 10 wiedergegeben. Ersichtlich ist aus der 6, dass der Hohlraum 10 eine ovale, kreisrunde, dreieckige oder sechseckige Querschnittsgrundform aufweisen kann. Der Hohlraum 10 weist jeweils einen über seine Längserstreckung konstanten Querschnitt auf.
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7 zeigt schließlich verschiedene Ausführungsformen eines w-förmigen Dämpfungselements 11 in Querschnittsansichten. Es ist an den Querschnittsdarstellungen gut zu erkennen, dass wenigsten zwei voneinander getrennte Hohlräume 10 in dem gummielastischen Dämpfungselement 11 ausgebildet sind. In den Querschnittsansichten sind verschiedene mögliche Konfigurationen des Dämpfungselements 11 bzw. der Hohlräume 10 wiedergegeben. Ersichtlich ist aus der 6, dass der Hohlraum 10 eine ovale, kreisrunde, dreieckige oder sechseckige Querschnittsgrundform aufweisen kann. Der Hohlraum 10 weist jeweils einen über seine Längserstreckung variablen Querschnitt auf, was gut aus der oberen Seitenansicht des Dämpfungselements 11 ersichtlich ist, in der die innenliegenden, getrennten Hohlräume 10 durch gestrichelte Linienzüge angedeutet sind. Die Hohlräume 10 weisen einen über seine Längserstreckung variablen Querschnitt auf.
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8 zeigt ein Kraftfahrzeug 3 mit einem Antriebsstrang 2 innerhalb dessen das aus den 1-7 bekannte Fliehkraftpendel 1 angeordnet ist. In der gezeigten Konfiguration ist das Fliehkraftpendel 1 zwischen einem nicht näher bezeichneten Verbrennungskraftmotor und einem nicht näher bezeichneten Fahrzeuggetriebe im Antriebsstrang 2 angeordnet.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 2
- Antriebsstrangs
- 3
- Kraftfahrzeugs
- 4
- Fliehkraftpendeleingang
- 5
- Fliehkraftpendelausgang
- 6
- Pendelmassen
- 7
- Pendelflansch
- 8
- Kulissenführung
- 9
- Pendelbahn
- 10
- Hohlraum
- 11
- Dämpfungselement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2013/13117841 A1 [0004]
