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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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Beispielsweise aus
DE 10 2014 213 239 A1 ist ein Zweimassenschwungrad bekannt, bei dem zur Drehschwingungsdämpfung einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors eine Primärmasse über eine Bogenfeder mit einer relativ zur Primärmasse verdrehbaren Sekundärmasse gekoppelt ist. Die Primärmasse begrenzt einen Aufnahmeraum für die Bogenfeder, aus dem die Sekundärmasse nach radial innen herausragt. Mit der Sekundärmasse ist eine Dichtmembran befestigt, die über einen Gleitring an einem angeschweißten Deckel der Primärmasse dichtend angepresst ist.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis das Dämpfungsverhalten eines Drehschwingungsdämpfers möglichst genau vorgeben zu können.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen Drehschwingungsdämpfers mit einem genau vorgegeben Dämpfungsverhalten ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt 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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Eine Ausführungsform betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, zur Drehschwingungsdämpfung zwischen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors und einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit einer Primärmasse zum Einleiten eines Drehmoments, einer relativ zur Primärmasse über ein Energiespeicherelement, insbesondere Bogenfeder, begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse zum Übertragen des Drehmoments, einem von der Primärmasse und/oder der Sekundärmasse zumindest teilweise begrenzten Aufnahmeraum zur geschmierten Aufnahme des Energiespeicherelements, mindestens einer mit der Sekundärmasse oder mit der Primärmasse verbundenen Dichtmembran zur Abdichtung des Aufnahmeraums und einem von der Dichtmembran gegen die relativ verdrehbare Primärmasse oder Sekundärmasse angepressten Gleitring, wobei der Gleitring im Wesentlichen bewegungsfest mit der Dichtmembran befestigt ist.
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Die Dichtmembran kann insbesondere radial innen mit der Sekundärmasse befestigt, insbesondere vernietet, sein und radial außen an der Primärmasse, insbesondere einem angeschweißten Deckel der Primärmasse, über den Gleitring relativ verdrehbar angepresst sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Dichtmembran radial außen mit der Primärmasse befestigt ist und radial innen über den Gleitring relativ verdrehbar angepresst ist und/oder dass die Primärmasse im Vergleich zur Sekundärmasse radial innen und die Sekundärmasse radial außen vorgesehen ist. Zur vereinfachten Darstellung der Erfindung wird nachfolgend die Erfindung an dem Beispiel erläutert, bei dem die Dichtmembran radial innen mit der Sekundärmasse befestigt ist und der Gleitring an der Primärmasse abgleitet, wobei die nachfolgenden Erläuterungen für die anderen Ausführungsvarianten des Drehschwingungsdämpfers entsprechend analog gelten.
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Die Primärmasse und die über das insbesondere als Bogenfeder ausgestaltete Energiespeicherelement an die Primärmasse begrenzt verdrehbar angekoppelte Sekundärmasse können ein schwingungsfähiges Masse-Feder-System ausbilden, das in einem bestimmten Frequenzbereich Drehungleichförmigkeiten in der Drehzahl und in dem Drehmoment der von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugten Antriebsleistung dämpfen kann. Die, insbesondere in der Art einer Tellerfeder ausgestaltete, Dichtmembran kann in axialer Richtung vorgespannt sein und den Gleitring mit einer definierten Anpresskraft dichtend, insbesondere an die Primärmasse, andrücken. Die Reibungsverhältnisse zwischen der aus dem Gleitring und der Primärmasse gebildeten Reibpaarung sind im Wesentlichen bekannt. Wenn während der Lebensdauer der Gleitring durch Verschleißeffekte im Bereich der Reibpaarung dünner werden sollte, kann die von der Dichtmembran aufgeprägte Anpresskraft geringfügig nachlassen, was bei den übrigen im Wesentlichen unveränderten Reibungsverhältnisse für die angreifende Reibungskraft jedoch in der Regel einen eher vernachlässigbaren Effekt darstellt. Die zwischen dem Gleitring und der Primärmasse aufgeprägte Reibungskraft hat einen Einfluss auf das aus der Primärmasse, der Sekundärmasse und dem Energiespeicherelement gebildete schwingungsfähiges Masse-Feder-System und stellt eine reibungsbehaftete Dämpfung dar, die beispielsweise ein resonanzbedingtes Aufschaukeln von Drehschwingungen dämpfen kann. Die Reibung zwischen dem Gleitring und der Primärmasse kann bei der Auslegung des Masse-Feder-Systems gut berücksichtigt werden, um das Dämpfungsverhalten des Drehschwingungsdämpfers möglichst genau vorgeben zu können.
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Es wurde jedoch erkannt, dass trotz des zwischen der Dichtmembran und dem Gleitring ausgebildeten Reibschlusses eine Relativdrehung des Gleitrings relativ zur Dichtmembran auftreten kann. Die Betriebssituationen in denen der Gleitring an der Dichtmembran durchrutschen kann, können jedoch bei der Auslegung des Masse-Feder-Systems des Drehschwingungsdämpfers kaum berücksichtigt werden. Zudem sind die Reibungsverhältnisse zwischen dem Gleitring und der Dichtmembran und deren verschleißbedingte Veränderung nicht genau vorhersehbar, so dass der tatsächliche Reibungseffekt an dem Gleitring schwanken kann und/oder ein Hystereseeffekt erzeugt wird, der das Dämpfungsverhalten des Drehschwingungsdämpfers verstimmen und weniger effektiv machen kann. Durch die bewegungsfeste Befestigung des Gleitrings mit der Dichtmembran kann jedoch eine reibungsbehaftete Relativbewegung zwischen der Dichtmembran und dem Gleitring sicher vermieden werden, so dass im Bereich der Abdichtung des Aufnahmeraums lediglich die berechenbare und berücksichtigbare Reibpaarung zwischen dem Gleitring und dem Reibpartner des Gleitrings, insbesondere die Primärmasse, als Reibungseffekt auftritt. Der Gleitring kann beispielsweise stoffschlüssig mit der Dichtmembran, beispielsweise durch Kleben, Löten, oder formschlüssig, beispielsweise durch Vernieten oder teilweises Aufschmelzen des Gleitrings, befestigt sein. Eine rein reibschlüssige Befestigung des Gleitrings mit der Dichtmembran ist vermieden. Die bewegungsfeste Befestigung des Gleitrings mit der Dichtmembran ist insbesondere ausgestaltet ein Losbrechen und/oder eine Relativbewegung bis zu einer maximal einleitbaren Drehzahl, insbesondere mit ausreichend Sicherheit, sicher zu blockieren. Durch die bewegungsfeste Befestigung des Gleitrings mit der Dichtmembran kann eine für die Auslegung kaum zu erfassende unkontrollierte reibungsbehaftete Relativdrehung des Gleitrings relativ zur Dichtmembran ausgeschlossen werden, so dass ein Drehschwingungsdämpfer mit einem genau vorgegeben Dämpfungsverhalten ermöglicht ist.
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Unter „im Wesentlichen bewegungsfest“ wird verstanden, dass eine Relativdrehung zwischen dem Gleitring und der Dichtmembran möglichst eliminiert ist, wobei ein toleranzbedingtes Spiel in Umfangsrichtung grundsätzlich zugelassen sein kann. Die bewegungsfeste Befestigung braucht nur insoweit bewegungsfest zu sein, als der Effekt einer reibungsbehafteten Relativbewegung zwischen dem Gleitring und der Dichtmembran für das Dämpfungsverhalten des Drehschwingungsdämpfers vernachlässigbar klein ist. Um den Aufnahmeraum abzudichtend, kann insbesondere für jede Axialseite des Aufnahmeraums jeweils eine mit einem zugeordneten Gleitringring zusammenwirkende Dichtmembran vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, dass nur an einer Axialseite, beispielsweise getriebeseitig, die Dichtmembran mit dem Gleitring vorgesehen ist und die Abdichtung der an der anderen Axialseite über eine anders ausgestaltete Dichteinrichtung erfolgt. Insbesondere kann diese Dichteinrichtung auf einem geringeren Radius vorgesehen sein, während der Gleitring auf einem deutlich größeren Radius vorgesehen ist.
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In einem Zugbetrieb kann das von einem Kraftfahrzeugmotor kommende Drehmoment in die Primärmasse eingeleitet werden, während in einem Schubbetrieb das von dem Antriebsstrang kommende Drehmoment in die Sekundärmasse eingeleitet werden kann, wobei auch der umgekehrte Einbau möglich ist, bei dem in einem Zugbetrieb das von dem Kraftfahrzeugmotor kommende Drehmoment in die Sekundärmasse eingeleitet werden kann, während in einem Schubbetrieb das von dem Antriebsstrang kommende Drehmoment in die Primärmasse eingeleitet werden kann. Die Primärmasse und die über das insbesondere als Bogenfeder ausgestaltete Energiespeicherelement an die Primärmasse begrenzt verdrehbar angekoppelte Sekundärmasse können ein Masse-Feder-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 Scheibe 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. Wenn der Drehschwingungsdämpfer Teil eines Zweimassenschwungrads ist, kann die Primärmasse eine mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors koppelbare Schwungscheibe aufweisen. 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 ist der Gleitring formschlüssig mit der Dichtmembran verbunden. Der Formschluss kann mit Hilfe eines separaten Befestigungsmittels oder unmittelbar, das heißt ohne zusätzliches Bauteil, herbeigeführt werden. Vorzugsweise kann der Gleitring und die Dichtmembran derart dreidimensional ausgeformt sein, dass durch eine Relativbewegung in axialer Richtung ein in Umfangsrichtung beziehungsweise in tangentialer Richtung wirksamer Formschluss herbeigeführt wird. Ein axiales Auseinanderfallen des Gleitrings von der Dichtmembran kann durch die von der Federkraft der vorgespannten Dichtmembrankann aufgebrachten Anpresskraft vermieden werden. Der Gleitring kann zwischen der Dichtmembran und dem Reibpartner, insbesondere Primärmasse, in axialer Richtung gesichert sein. Die Montage ist dadurch vereinfacht und gleichzeitig eine Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Lösen des Formschlusses gegeben.
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Vorzugsweise ist der Gleitring über einen zwischen zwei Tangentialanschlägen eingesetzten, insbesondere verpressten, Halteansatz mit der Dichtmembran befestigt. Die beiden Tangentialanschläge können eine Relativdrehung des Halteansatzes blockieren, wodurch der Formschluss zwischen dem Gleitring und der Dichtmembran bereitgestellt wird. Durch das Verpressen des Halteansatzes zwischen den Tangentialanschlägen ist ein toleranzbedingtes Spiel in Umfangsrichtung eliminiert oder zumindest sehr klein gehalten. Zwischen dem Halteansatz und den Tangentialanschlägen kann insbesondere eine Presspassung oder eine Übergangspassung ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Tangentialanschläge in Umfangsrichtung zueinander versetzt auf einem gemeinsamen Radiusbereich vorgesehen, wobei der Halteansatz, insbesondere zu einem Großteil oder vollständig, im gleichen Radiusbereich ausgebildet ist. Hierzu kann der Halteansatz insbesondere in Umfangsrichtung verlaufen und beispielsweise als Ringsegment ausgestaltet sein. Die beiden Tangentialanschläge können dadurch vergleichseiweise weit in Umfangsrichtung, beispielsweise um einem Umfangswinkel von 10° ± 5°, zueinander versetzt positioniert sein, wodurch leichter ein Verkippen des Gleitrings relativ zur Dichtmembran um eine in radialer Richtung verlaufende Kippachse vermieden werden kann.
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Besonders bevorzugt sind die Tangentialanschläge durch eine in axialer Richtung abstehende Erhebung oder ein in axialer Richtung verlaufende Vertiefung ausgebildet, wobei der Halteansatz in einen zwischen den Tangentialanschlägen ausgebildeten Zwischenraum in axialer Richtung abstehend eingreift. Durch eine axiale Relativbewegung kann leicht der ein Verdrehen blockierender Formschluss zwischen dem Gleitring und der Dichtmembran hergestellt werden.
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Insbesondere sind die Tangentialanschläge von der Dichtmembran und der Halteansatz von dem Gleitring ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ sind die Dichtmembran aus einem Stahl, insbesondere Federstahl, und der Gleitring aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Die Tangentialanschläge können dadurch leicht durch Prägen aus dem Material der Dichtmembran ausgestaltet werden. Beispielsweise ist der mindestens eine Tangentialanschlag als zylindrischer Pin, halbrunde Warze oder Linse, rechteckige oder quadratische Aufdickung oder Ausklinkung ausgestaltet. Der Halteansatz kann bei der Herstellung des Gleitrings, insbesondere Kunststoffspritzguss, urformend und werkzeugfallend hergestellt werden, so dass eine spanende Oberflächenbearbeitung des insbesondere zwischen den Tangentialanschlägen verpressten Halteansatzes nicht erforderlich ist. Die Herstellungskosten und die Bauteileanzahl können dadurch gering gehalten werden.
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Vorzugsweise liegt der Gleitring in einem Kontaktradiusbereich an der relativ verdrehbaren Primärmasse oder Sekundärmasse direkt kontaktierend an, wobei die Befestigung des Gleitrings mit der Dichtmembran an einem radialen Endbereich der Dichtmembran radial zu dem Kontaktradiusbereich versetzt ausgebildet ist. Wenn die Dichtmembran radial innen befestigt ist und der Gleitring radial außen vorgesehen ist, ist die bewegungsfeste Befestigung radial außerhalb des Kontaktradiusbereichs vorgesehen. Wenn die Dichtmembran radial außen befestigt ist und der Gleitring radial innen vorgesehen ist, ist die bewegungsfeste Befestigung radial innerhalb des Kontaktradiusbereichs vorgesehen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der linienförmige und/oder in radialer Richtung eher schmale Kontaktradiusbereich bestehen bleibt und nicht durch die Art der bewegungsfesten Befestigung beeinträchtigt wird. Die Kraftverhältnisse im Kontaktradiusbereich bleiben im Wesentlichen unverändert.
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Besonders bevorzugt ist der Gleitring an genau einer Befestigungsstelle oder an mehreren in Umfangsrichtung versetzt ausgebildeten Befestigungsstellen mit der Dichtmembran bewegungsfest verbunden. Durch die nur genau eine Befestigungsstelle kann der konstruktive Aufwand minimiert werden und die Montage vereinfacht sein. Durch die mehreren auf einem gemeinsamen Radius vorgesehenen Befestigungsstellen kann insbesondere das Risiko eines verkippen des Gleitrings relativ zur Dichtmembran besser vermieden werden. Zudem kann der Gleitring, insbesondere in der Art einer Dreipunktzentrierung, über die Befestigungsstellen an der Dichtmembran zentriert sein.
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Insbesondere weist die Primärmasse eine mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors direkt oder indirekt verbindbare Scheibe und einen mit der Scheibe verbundenen Deckel aufweist, wobei die Scheibe und der Deckel einen Großteil des Aufnahmeraums begrenzen, wobei die insbesondere als tangential an dem Energiespeicherelement anschlagbarer Ausgangsflansch ausgestaltete Sekundärmasse nach radial innen aus dem Aufnahmeraum herausgeführt ist, wobei die mindestens eine Dichtmembran radial innen mit der Sekundärmasse befestigt ist und der mindestens eine Gleitring mit der Relativdrehzahl der Sekundärmasse zur Primärmasse relativ beweglich an dem Deckel beziehungsweise an der Scheibe mit einer von der zugehörigen Dichtmembran aufgeprägten axialen Federkraft angepresst ist. Der Gleitring ist dadurch auf einem vergleichsweise großen Radius vorgesehen, auf dem die bewegungsfeste Befestigung leicht realisiert werden kann ohne andere Baueinheiten zu stören.
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Vorzugsweise ist in dem Aufnahmeraum ein Schmiermittel, insbesondere Schmierfett, zur Schmierung des unter Fliehkrafteinfluss nach radial außen getriebenen Energiespeicherelements vorgesehen. Durch die mit Hilfe der Dichtmembran und dem Gleitring erreichten Abdichtung des Aufnahmeraums ist ein Auslaufen des Schmiermittels vermieden und Baueinheiten außerhalb des Aufnahmeraums vor dem Schmiermittel geschützt. Gleichzeitig kann durch das Schmiermittel eine drehzahlabhängige Verstimmung des Dämpfungsverhalten des Drehschwingungsdämpfers durch fliehkraftbedingte Reibungskräfte an dem Energiespeicherelement vermieden oder zumindest reduziert werden.
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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 als Zweimassenschwungrad ausgestalteten Drehschwingungsdämpfers,
- 2: eine schematische perspektivische Innenansicht des Drehschwingungsdämpfers aus 1 und
- 3: eine schematische Draufsicht eines Details der Innenansicht eines zu dem in
- 2 dargestellten abgewandelten Drehschwingungsdämpfers.
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Der in 1 dargestellte als Zweimassenschwungrad ausgestalteter Drehschwingungsdämpfer 10 kann in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleitete Drehschwingungen im zu übertragenen Drehmoment dämpfen. Hierzu weist der Drehschwingungsdämpfer 10 eine Primärmasse 12 und eine über ein als ineinander gestecktes Bogenfederpaar ausgestaltetes Energiespeicherelement 14 angekoppelte begrenzt relativ verdrehbare Sekundärmasse 16 auf. Die Primärmasse 12 weist einen angeschweißten Deckel 18 auf, wodurch ein Aufnahmeraum 20 teilweise begrenzt wird, in dem das Energiespeicherelement 14 mit Schmierfett geschmiert aufgenommen ist. Die als Ausgangsflansch ausgestaltete Sekundärmasse 16 ist nach radial innen aus den Aufnahmeraum 20 herausgeführt. Mit der Sekundärmasse 16 ist eine in der Art einer Tellerfeder ausgeführte Dichtmembran 22 vernietet, die über einen Gleitring 24 mit einer von einer axialen Federkraft der Dichtmembran 22 aufgeprägten Anpresskraft dichtend an den relativ bewegbaren Deckel 18 angepresst ist, um den Aufnahmeraum 20 abzudichten.
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Wie in 2 zu sehen ist, ist der Gleitring 24 im Wesentlichen durch Formschluss in Umfangsrichtung bewegungsfest mit der Dichtmembran 22 befestigt, so dass bei einer Relativdrehung der Sekundärmasse 16 zur Primärmasse 12 nur eine entsprechende Relativdrehung des Gleitrings 24 an dem Deckel 18 aber keine signifikante Relativdrehung der Dichtmembran 22 an dem Gleitring 24 stattfindet. Hierzu weist der aus einem im Vergleich zu einem Stahl/Stahl-Kontakt reibungsreduzierenden Kunststoff hergestellte Gleitring 24 zwei aufeinander zu weisende und in den Aufnahmeraum 20 hinein axial abstehende Tangentialanschläge 26 auf, während die aus einem Stahl hergestellte Dichtmembran 24 einen eingeprägten Halteansatz 28 aufweist, der in einem zwischen dem Tangentialanschläge 26 freigelassenen Zwischenraum mit geringen Spiel eingesetzt ist oder vorzugsweise ohne Spiel eingepresst ist. Wie in 3 dargestellt ist, ist es auch möglich, dass die Tangentialanschläge 26 durch Ausprägungen der Dichtmembran 24 und der Halteansatz 28 durch den Gleitring 24 ausgebildet sind. Die Tangentialanschläge 26 und der Halteansatz 28 sind insbesondere radial außerhalb zu einem zwischen dem Gleitring 24 und dem Deckel 18 ausgebildeten Kontaktbereich vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere zwischen Tangentialanschlägen 26 eingesetzte Halteansätze 28 in Umfangsrichtung verteilt vorgesehen, beispielsweise um den Gleitring 24 im Wesentlichen unverkippt und innerhalb einer Radialebene senkrecht zu einer Drehachse des Drehschwingungsdämpfers 10 an der Dichtmembran 22 zu zentrieren.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehschwingungsdämpfer
- 12
- Primärmasse
- 14
- Energiespeicherelement
- 16
- Sekundärmasse
- 18
- Deckel
- 20
- Aufnahmeraum
- 22
- Dichtmembran
- 24
- Gleitring
- 26
- Tangentialanschlag
- 28
- Halteansatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014213239 A1 [0002]
