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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug, ein Zweimassenschwungrad und eine Drehmomentübertragungsvorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Konzept zum Reduzieren eines Verschleißes bei Anschlägen zur Begrenzung eines Verdrehwinkels einer Antriebsseite gegenüber einer Abtriebsseite bei einer Drehmomentübertragungsvorrichtung oder eines Zweimassenschwungrads.
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Zweimassenschwungräder werden beispielsweise bei Fahrzeugen zum Übertragen eines Drehmoments eingesetzt. Ein solches Zweimassenschwungrad umfasst motorseitig für gewöhnlich eine Antriebsseite und eine getriebeseitige Abtriebsseite. Zudem umfasst ein solches Zweimassenschwungrad eine Federvorrichtung, welche die Antriebsseite mit der Abtriebsseite koppelt. Zum Übertragen des Drehmoments ist vorgesehen, dass sich Antriebs- und Abtriebsseite relativ zueinander entgegen einer Rückstellkraft der Federvorrichtung verdrehen. Auf diese Weise kann das Drehmoments über die Federvorrichtung zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite übertragen werden. Je nach Anwendung kann die Federvorrichtung mehrere in Reihe geschaltete Federn vorsehen. Zum Abstützen der Federn gegeneinander und gegen die Antriebs- und Abtriebsseite umfassen Zweimassenschwungräder ein oder mehrere sogenannte „Gleitschuhe“ und Federteller. Die Gleitschuhe und die Federteller können zudem Anschläge füreinander aufweisen, um einen Verdrehwinkel, um den sich die Antriebsseite relativ gegenüber der Abtriebsseite verdrehen kann, zu begrenzen und zum Schutz der Federvorrichtung zu verhindern, dass die Federn „auf Block gehen“. Die Gleitschuhe und die Federteller prallen beispielsweise an den Anschlägen aufeinander, wenn besonders hohe Drehmomente, zum Beispiel bei extremen Lastwechseln, übertragen werden. Dabei wirkt eine hohe Flächenpressung, beziehungsweise Schlagenergie auf die Gleitschuhe und die Federteller. Außerdem können die Gleitschuhe und die Federteller dabei aus einer für diese vorgesehenen Lage herauskippen. Infolge können Beschädigungen (z.B. Verformungen und/oder Brüche) an den Gleitschuhen und/oder Federtellern auftreten.
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Daher besteht ein Bedarf nach einem verbesserten Konzept für Drehmomentübertragungsvorrichtungen.
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Diesem Bedarf tragen die hier beiliegenden unabhängigen und abhängigen Ansprüche Rechnung.
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Ausführungsbeispiele schaffen eine Drehmomentübertragungsvorrichtung. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung umfasst eine drehbare Antriebsseite, zumindest eine Federanordnung mit wenigstens einer Feder und eine Abtriebsseite, welche zum Übertragen eines Drehmoments gegen eine Rückstellkraft der Feder relativ zur Antriebsseite verdrehbar ist. Ferner umfasst die Drehmomentübertragungsvorrichtung zumindest zwei Stützelemente, welche zum Übertragen des Drehmoments die Feder an in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Federenden abstützen. Die Stützelemente sind ausgebildet, um bei relativer Verdrehung der Antriebsseite gegenüber der Abtriebsseite um mindestens einen vorbestimmten Drehwinkel an zueinander ausgerichteten Kontaktseiten zur Anlage zu kommen. Die Kontaktseiten sind gegenüber einer radialen und/oder axialen Richtung zumindest teilweise abgeschrägt.
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Eines oder mehrere der Stützelemente sind beispielsweise als Federteller, welcher die Feder gegen die Antriebs- oder Abtriebsseite abstützt, oder als Gleitschuh, welcher die Feder gegen eine weitere Feder der Federanordnung abstützt, ausgebildet. Die zueinander ausgerichteten Kontaktseiten der Stützelemente können als Anschläge der Stützelemente füreinander wirken, um den Drehwinkel zu begrenzen und zu verhindern, dass die Feder oder Federn der Federanordnung „auf Block gehen“.
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Die Kontaktseiten sind beispielsweise komplementär zueinander, d.h. gegensätzlich gegenüber der axialen und/oder radialen Richtung abgeschrägt, so dass die Kontaktseiten beim Aufprall der Stützelemente aufeinander flächig miteinander zur Anlage kommen. Dadurch, dass die Kontaktseiten gegenüber der radialen und/oder axialen Richtung abgeschrägt sind, kann die Flächenpressung auf die Kontaktseiten, wenn die Stützelemente an den Kontaktseiten aneinander anschlagen, gegenüber parallel zur axialen und radialen Richtung verlaufenden Anschlägen reduziert werden. Eine solche Reduzierung der Flächenpressung resultiert insbesondere daraus, dass die Kontaktseiten dadurch, dass diese abgeschrägt sind, eine größere Fläche als parallel zur axialen und radialen Richtung verlaufende Anschläge aufweisen und die Kraft beim Aufprall der Kontaktseiten auf eine größere Fläche wirkt. Dies bewirkt beispielsweise eine Reduzierung der Flächenpressung und eine Abmilderung des Aufpralls der Stützelemente aufeinander zur Vorbeugung gegen Beschädigungen der Stützelemente.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen können die Kontaktseiten gegenüber der axialen Richtung derart abgeschrägt sein, so dass die Stützelemente an den Kontaktseiten bei relativer Verdrehung über den vorbestimmten Drehwinkel in der axialen Richtung aneinander abgleiten. Ein Winkel, um welchen die Stützelemente gegenüber der axialen Richtung abgeschrägt sind, kann beispielsweise derart groß sein, so dass die Kraft, welche beim Aufprall der Kontaktseiten eine zwischen diesen wirkende Haftungsreibung, beziehungsweise Selbsthemmung überwunden wird und die Stützelemente in der Folge aneinander abgleiten. Dadurch kann der Aufprall zwischen den Stützelementen weiter abgemildert werden.
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In manchen Ausführungsbeispielen können/kann die Antriebsseite und/oder die Abtriebsseite wenigstens ein axial zu den Stützelementen angeordnetes Seitenteil umfassen, welches ausgebildet ist, um zumindest eines der Stützelemente, wenn dieses in der axialen Richtung um mindestens ein festgelegtes Bewegungsspiel abgleitet, in der axialen Richtung abzustützen. Wenn sich eines oder mehrere Stützelemente an dem Seitenteil abstützen kann ein Teil eines zu übertragenen Drehmoments über einen Kontakt der Stützelemente mit dem Seitenteil übertragen werden. Der Aufprall der Stützelemente kann dadurch weiter abgemildert werden. Zudem bietet das Seitenteil eine Führung für die Stützelemente.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen sind die Kontaktseiten gegenüber der axialen Richtung derart abgeschrägt, so dass zumindest zwei der Stützelemente an den Kontaktseiten bei relativer Verdrehung über den vorbestimmten Drehwinkel in entgegengesetzter axialer Richtung aneinander abgleiten, wobei die Antriebsseite ein erstes Seitenteil und ein zweites Seitenteil umfasst, welche auf axial gegenüberliegenden Seiten der Stützelemente angeordnet sind und ausgebildet sind, um die zumindest zwei Stützelemente, wenn diese in der axialen Richtung jeweils um mindestens ein festgelegtes Bewegungsspiel abgleiten, in der axialen Richtung abzustützen. Dadurch kann gegenüber einer einseitigen axialen Abstützung mehr Drehmoment über den Kontakt der Stützelemente mit den Seitenteilen übertragen werden, wodurch der Aufprall der Stützelemente weiter abgemildert werden kann.
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In manchen Ausführungsbeispielen umfassen die Stützelemente zumindest zwei Federteller, welche zum Abstützen der Federanordnung gegen die Antriebsseite und die Abtriebsseite jeweils zumindest eine Anschlagsfläche für die Antriebsseite und die Abtriebsseite aufweisen. Ferner können die Antriebsseite und die Abtriebsseite jeweils zumindest einen der jeweiligen Anschlagsfläche zugeordneten Stützbereich zum Abstützen der Federteller aufweisen. Die Federteller können zur Aufnahme der Federanordnung in Umfangsrichtung und einen besseren Sitz der Feder dienen. Zudem kann dadurch zugunsten eines geringeren Reibverschleißes der Antriebs-, Abtriebsseite und der Federanordnung von einem direkten Kontakt der Federanordnung mit der Antriebs- und/oder Abtriebsseite abgesehen werden.
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Gemäß manchen Ausführungsbeispielen ist die Anschlagsfläche für die Antriebsseite und/oder die Abtriebsseite eben. Wie später genauer erläutert, kann dadurch vermieden werden, dass die Federteller, wenn diese auf Block gehen, gegenüber der Umfangsrichtung verkippen und die Federteller, die Antriebsseite, die Abtriebsseite und/oder Gleitschuhe dadurch beschädigt werden.
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Ferner kann die Antriebsseite einen Umfangsbereich umfassen, der radial außerhalb der Stützelemente angeordnet und ausgebildet ist, um die Stützelemente in radialer Richtung nach außen abzustützen. Die Stützelemente können im Betrieb durch Fliehkraft in radialer Richtung nach außen gedrückt werden. Der Umfangsbereich dient insbesondere dazu die Stützelemente in radialer Richtung nach außen gegen eine Fliehkraft, die auf die Stützelemente wirkt, abzustützen. Dabei kann ein Reibschluss zwischen den Stützelementen und der Abtriebsseite hergestellt werden. Durch den Reibschluss kann zusätzlich Drehmoment von den Stützelementen auf die Abtriebsseite übertragen werden, wodurch der Aufprall der Stützelemente aneinander gedämpft werden kann.
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In manchen Ausführungsbeispielen sind die Anschlagsfläche für die Abtriebsseite zumindest einer der Federteller und der dieser Anschlagsfläche zugeordnete Stützbereich der Abtriebsseite in der radialen Richtung nach außen hin zumindest teilweise zu dem zumindest einen Federteller hin abgeschrägt. Dadurch kann sich der zumindest eine Federteller an dem Stützbereich der Abtriebsseite gegen die Fliehkraft an dem Stützbereich in radialer Richtung nach außen am Stützbereich abstützen, um eine Reibung des zumindest einen Federtellers an dem Umfangsbereich zugunsten eines geringeren Verschleißes und einer besseren Dämpfung von Torsionsschwingungen zu reduzieren.
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Bei der Anwendung in Kraftfahrzeugen kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung zumeist im sogenannten „Zugbetrieb“ betrieben werden. Der Zugbetrieb bezeichnet einen Betriebszustand der Drehmomentübertragungsvorrichtung, in welchem das Drehmoment von der Antriebsseite auf die Abtriebsseite übertragen wird. Daher kann insbesondere die Anschlagsfläche für die Abtriebsseite zumindest einer der Federteller, welcher sich beim Übertragen des Drehmoments von der Antriebsseite zu der Abtriebsseite an der Abtriebsseite abstützt, und der dieser Anschlagsfläche zugeordnete Stützbereich der Abtriebsseite in der radialen Richtung nach außen hin zumindest teilweise zu dem zumindest einen Federteller hin abgeschrägt sein. Dadurch kann insbesondere die Dämpfung von Torsionsschwingungen und die Reibung zwischen dem zumindest einen Federteller und dem Umfangsbereich im Zugbetrieb verbessert werden.
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In weiteren Ausführungsbeispielen sind die Anschlagsfläche für die Antriebsseite wenigstens einer der Federteller und der dieser Anschlagsfläche zugeordnete Stützbereich der Antriebsseite in der radialen Richtung nach außen hin zumindest teilweise zu dem Stützbereich der Antriebsseite hin abgeschrägt. Hierdurch kann der wenigstens eine Federteller von dem Stützbereich der Antriebsseite für eine nach außen an den Umfangsbereich gedrückt werden. Dies kann für einen besseren Sitz und eine höhere Stabilität beim Übertragen des Drehmoments sorgen. Insbesondere kann dadurch einem Verkippen des wenigstens einen Federtellers und daraus folgenden Beschädigungen oder Schäden an dem wenigstens einen Federteller entgegengewirkt werden.
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Gemäß manchen Ausführungsbeispielen verlaufen die Anschlagsfläche für die Abtriebsseite wenigstens einer der Federteller, welcher sich beim Übertragen des Drehmoments von der Abtriebsseite zu der Antriebsseite, an der Abtriebsseite abstützt und der dieser Anschlagsfläche zugeordnete Stützbereich der Abtriebsseite parallel zu der radialen Richtung oder sind in der radialen Richtung nach außen hin zumindest teilweise zu dem Stützbereich der Abtriebsseite hin abgeschrägt. Dies erlaubt gegenüber einer zu dem Federteller hin abgeschrägten Anschlagsfläche eine höhere Reibung zwischen dem Federteller und dem Umfangsbereich. Insbesondere bei Anwendung in einem Kraftfahrzeug wird ein Betreiben der Drehmomentübertragungsvorrichtung zum Übertragen des Drehmoments von der Abtriebsseite zur der Antriebsseite wird auch als „Schubbetrieb“ verstanden. Bei Anwendung in Kraftfahrzeugen wird die Drehmomentübertragungsvorrichtung beispielsweise beim Starten oder „Anlassen“ des Kraftfahrzeugs im Schubbetrieb betrieben. Dabei können Torsionsschwingungen im Bereich einer Resonanzfrequenz der Drehmomentübertragungsvorrichtung auftreten. Durch die vorhergehend genannte höhere Reibung kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung zugunsten einer besseren Dämpfung von Torsionsschwingungen im Bereich einer Resonanzfrequenz der Drehmomentübertragungsvorrichtung „verstimmt“ werden.
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In manchen Ausführungsbeispielen weist mindestens einer der Federteller ein Umfangsabstützelement auf, welches ausgebildet ist, um den mindestens einen Federteller in radialer Richtung an dem Umfangsbereich abzustützen. Das Umfangsabstützelement umfasst beispielsweise eine umfangsseitige Reibfläche für den Umfangsbereich, die den mindestens einen Federteller an dem Umfangsbereich abstützt. Das Umfangsabstützelement kann zumindest einen Fortsatz aufweisen, welcher, wenn die Anschlagsfläche für die Abtriebsseite des mindestens einen Federtellers, an dem dieser Anschlagsfläche zugeordneten Stützbereich der Abtriebsseite anliegt, den Stützbereich in Umfangsrichtung überragt. Der Fortsatz ist beispielsweise axial versetzt zu dem Stützbereich angeordnet und ausgebildet, den mindestens einen Federteller an dem Stützbereich gegen axiale Verschiebungen zu sichern.
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Ferner kann eine dem Stützbereich zugewandte Seite des Fortsatzes als Anschlagsfläche für die Antriebsseite ausgebildet sein.
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In manchen Ausführungsbeispielen weist das Umfangsabstützelement einen ersten und einen zweiten Fortsatz auf, welche, wenn die Anschlagsfläche für die Antriebsseite des mindestens einen Federtellers an dem dieser Anschlagsfläche zugeordneten Stützbereich der Abtriebsseite anliegt, den Stützbereich auf in axialer Richtung gegenüberliegenden Seiten des Stützbereichs in Umfangsrichtung überragt. Der erste und zweite Fortsatz können in der axialen Richtung ein Bewegungsspiel für den mindestens einen Federteller aufweisen, so dass der mindestens eine Federteller in der axialen Richtung bewegbar ist. Der erste und zweite Fortsatz dienen beispielsweise einer Sicherung des Federtellers in axialer Richtung beim Anliegen an dem Stützbereich.
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Gemäß manchen Beispielen umfasst die Federanordnung mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Federn. Ferner kann zumindest eines der Stützelemente als Gleitschuh ausgeführt sein, welcher ausgebildet ist, um zwei der Federn gegeneinander im Umfangsrichtung abzustützen.
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Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Zweimassenschwungrad für ein Fahrzeug umfassend die hierin vorgeschlagene Drehmomentübertragungsvorrichtung.
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Manche Ausführungsbeispiele des hierin vorgeschlagenen Zweimassenschwungrads umfassen ein Ausführungsbeispiel der Drehmomentübertragungsvorrichtung, bei dem die Antriebsseite und/oder die Abtriebsseite wenigstens ein axial zu den Stützelementen angeordnetes Seitenteil umfassen/umfasst, welches ausgebildet ist, um zumindest eines der Stützelemente, wenn dieses in der axialen Richtung um mindestens ein festgelegtes Bewegungsspiel abgleitet, in der axialen Richtung abzustützen.
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Das Seitenteil kann in dem Zweimassenschwungrad insbesondere als Schwungmasse zur Dämpfung von Schwingungen ausgeführt sein.
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Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Fahrzeug umfassend die hierin vorgeschlagene Drehmomentübertragungsvorrichtung und/oder das hierin vorgeschlagene Zweimassenschwungrad.
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Einige Beispiele von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Schnittbild zur Darstellung eines bekannten Konzepts für ein Zweimassenschwungrad;
- 2 einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Drehmomentübertragungsvorrichtung;
- 3a und 3b einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Drehmomentübertragungsvorrichtung in einer Draufsicht und Seitenansicht;
- 4a und 4b Diagramme zur qualitativen Darstellung eines Verhaltens von Übermomenten;
- 5a, 5b und 5c einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Drehmomentübertragungsvorrichtung;
- 6a, 6b und 6c einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Drehmomentübertragungsvorrichtung; und
- 7 einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Drehmomentübertragungsvorrichtung.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen.
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1 zeigt ein Schnittbild zur Darstellung eines bekannten Konzepts für ein Zweimassenschwungrad 100. Das Zweimassenschwungrad 100 umfasst eine Eingangsseite und eine dazu verdrehbare Ausgangsseite, welche über eine Anordnung hintereinandergeschalteter Federn 150 miteinander gekoppelt sind, so dass über die Federn 150 Drehmomente zwischen der Eingangsseite und Ausgangsseite übertragen werden können. Zur Ansteuerung der Federn 150 weisen die Eingangsseite und die Ausgangsseite am Ende der Federanordnung einen Stützbereich 140 auf, der die Eingangs-, beziehungsweise Ausgangsseite an dem Federende gegen eine Rückstellkraft der Federn 150 entsprechend dem übertragenen Drehmoment abstützt. Dazu liegen der Stützbereich 140 und ein Federteller 110 zur Aufnahme des Federendes an zueinanderweisenden kalottenförmigen Anlageflächen aneinander an. Um zu vermeiden, dass die Federn 150 bei besonders hohen Drehmomenten, wie sie bei Lastwechseln auftreten können, „auf Block gehen“ und dadurch Schaden nehmen, sehen bekannte Konzepte vor, dass der Federteller 110 und Gleitschuhe 120 zur Aneinanderreihung der Federn 150 an ihren Federenden in Umfangsrichtung aufeinander aufprallen, um eine Kompression der Federn 150 zu begrenzen. Ein Teil des Drehmoments wird dadurch über die Federn 150 und ein anderer Teil über Kontaktflächen zwischen den Federtellern und den Gleitschuhen übertragen. Letzteres wird auch als „Übermoment“ bezeichnet. Wenn die Federteller 110 und Gleitschuhe 120, wie gezeigt, aufeinanderprallen können auf diese entsprechend dem Übermoment derart hohe Kräfte wirken, dass die Gleitschuhe 120 und/oder Federteller 110 Schäden davontragen. Zum Beispiel können die Federteller 110 und/oder Gleitschuhe brechen oder sich verformen. Ein Auftreten solcher Schäden kann zudem dadurch begünstigt sein, dass der Federteller 110 beim Aufprallen gegenüber der Umfangsrichtung verkippt, so dass ein Spalt 132 zwischen diesem und einem umfangsseitigen Abstützbereich 130 für den Federteller 110 auftritt. Eine solche Verkippung kann für eine ungünstige Kraftverteilung oder einen ungünstigen Kraftfluss sorgen, der Schäden an dem Federteller 110 begünstigt.
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Es besteht daher ein Bedarf nach einem verbesserten Konzept für Drehmomentübertragungsvorrichtungen. Diesem Bedarf können die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele Rechnung tragen.
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2 zeigt einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels einer hierin vorgeschlagenen Drehmomentübertragungsvorrichtung 200.
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Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 200 umfasst eine drehbare Antriebsseite (nicht gezeigt), eine Federanordnung mit Federn 250 und eine Abtriebsseite (nicht gezeigt), welche zum Übertragen eines Drehmoments gegen eine Rückstellkraft der Federn 250 relativ zu der Antriebsseite verdrehbar ist. Zudem umfasst die Drehmomentübertragungsvorrichtung 200 zumindest zwei Stützelemente, welche zum Übertragen des Drehmoments die Federn 250 an in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Federenden abstützen. Vorliegend umfassen die Stützelemente beispielsweise zumindest einen Federteller 210, der die Federn 250 in Umfangsrichtung an der Antriebs- oder Abtriebsseite abstützt, und einen Gleitschuh 220, der zwischen den Federn 250 angeordnet ist und diese gegeneinander abstützt. Die Stützelemente, insbesondere Federteller 210 und Gleitschuh 220, sind ausgebildet, um bei relativer Verdrehung der Antriebsseite gegenüber der Abtriebsseite um mindestens einen vorbestimmten Drehwinkel an zueinander ausgerichteten Kontaktseiten 222 zur Anlage zu kommen. Dadurch kann verhindert werden, dass die Federn 250 auf Block gehen, d.h. soweit komprimieren, dass Windungen der Federn in Umfangsrichtung zur Anlage kommen. Die Kontaktseiten 222 sind gegenüber einer axialen Richtung zumindest teilweise abgeschrägt. Gegenüber Kontaktseiten, die senkrecht zu der Umfangsrichtung stehen, kann dadurch eine Fläche, an der die Stützelemente, vorliegend Federteller 210 und Gleitschuh 220, aneinander zur Anlage kommen, vergrößert werden. Hierdurch kann eine Flächenpressung, die wirkt, wenn die Stützelemente, beziehungsweise Federteller 210 und Gleitschuh 220, aufeinanderprallen, reduziert und dabei auftretenden Schäden an den Stützelementen vorgebeugt werden. Hierfür können die Kontaktseiten 222 optional auch gegenüber einer radialen Richtung abgeschrägt sein.
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Obwohl die Begriffe „Antriebsseite“ und „Abtriebsseite“ eine bestimmte Richtung zur Übertragung des Drehmoments nahelegen, sei angemerkt, dass Drehmoment sowohl von der Antriebsseite auf die Abtriebsseite als auch andersherum, von der Abtriebsseite auf die Antriebsseite übertragen werden kann.
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Wie in 3a und 3b näher dargestellt, können die Kontaktseiten 222 gegenüber der axialen Richtung derart abgeschrägt sein, so dass der Federteller 210 und der Gleitschuh 220 an den Kontaktseiten 222 bei relativer Verdrehung über den vorbestimmten Drehwinkel zur Anlage kommen und in der axialen Richtung aneinander abgleiten. Dadurch kann ein Aufprall des Federtellers 210 und des Gleitschuhs 220 aufeinander gedämpft und/oder abgemildert werden, wie später näher erläutert wird. Damit der Federteller 210 und der Gleitschuh 220 aneinander abgleiten, können die Kontaktseiten 222 derart abgeschrägt sein, so dass eine bei Anlage entstehende Selbsthemmung überwunden wird. Hierfür kann ein Winkel, in dem die Kontaktseiten 222 gegenüber der axialen Richtung abgeschrägt sind, abhängig von einem Reibwiderstand der Kontaktseiten 222 derart groß gewählt werden, so dass der Reibwiderstand überwunden wird.
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Wie in 3a und 3b ferner gezeigt, umfassen manche Ausführungsbeispiele der Drehmomentübertragungsvorrichtung 200 mehrere Federteller 210 und mehrere Gleitschuhe 220, die entsprechend ausgebildet sind.
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3a und 3b zeigen einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Drehmomentübertragungsvorrichtung 200 in einer Draufsicht (3a) und in einer Seitenansicht (3b).
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Wie in 3a zu sehen ist, umfasst die Abtriebsseite beispielsweise ein erstes Seitenteil 261 und ein zweites Seitenteil 262, welche auf in axialer Richtung 290 gegenüberliegenden Seiten der Stützelemente, beziehungsweise Federteller 210 und Gleitschuhe 220 angeordnet sind. Dadurch bilden die Seitenteile 261 und 262 einen sozusagen einen „Federkanal“, in dem die Federn 250 und die Stützelemente angeordnet sind. Die Kontaktseiten 222 sind gegenüber der axialen Richtung derart abgeschrägt, so dass zumindest zwei der Stützelemente, beispielsweise Gleitschuhe 220a und 220b, an den Kontaktseiten 222 bei relativer Verdrehung über den vorbestimmten Drehwinkel miteinander zur Anlage kommen und in entgegengesetzter axialer Richtung 290 aneinander abgleiten. Gleitschuh 220a gleitet hierbei beispielsweise in eine erste axiale Richtung 291 und Gleitschuh 220b entgegengesetzt in eine zweite axiale Richtung 292 ab. Insbesondere können die betreffenden Stützelemente, vorliegend die Gleitschuhe 220a und 220b in der ersten, beziehungsweisen zweiten axialen Richtung 291/292 um mindestens ein festgelegtes Bewegungsspiel abgleiten und sich in der ersten, beziehungsweise zweiten axialen Richtung 291/292 an dem ersten, beziehungsweise zweiten Seitenteil 261/262 abzustützen. Gleitschuh 220a stützt sich beispielsweise an dem zweiten Seitenteil 262 und Gleitschuh 220b an dem ersten Seitenteil 261 in axialer Richtung ab. Dadurch kann zumindest ein Teil eines Übermoments zugunsten eines gedämpften und/oder milderen Aufpralls der Stützelemente aufeinander über eine Reibung mit den Seitenteilen 261 und 262 auf diese übertragen werden.
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Für eine höhere Reibung und bessere Dämpfung des Übermoments zugunsten eines milderen Aufpralls können weitere, insbesondere alle Kontaktseiten 222 derart abgeschrägt sein, so dass die Stützelemente ihrer Reihe nach im Wechsel in der ersten und zweiten axialen Richtung 291 und 292 aneinander abgleiten. Wie in 3a gezeigt, können die Kontaktseiten jeweils eines der Gleitschuhe 220 in zueinander entgegengesetzt in axialer Richtung 290 abgeschrägt sein.
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4a und 4b zeigen Diagramme zur qualitativen Darstellung eines Verhaltens von Übermomenten bei bekannten Konzepten (4a) und dem hier vorgeschlagenen Konzept (4b).
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4a zeigt ein Diagramm 410, in dem ein Verlauf eines Drehmoments 416 über den Verdrehwinkel, wie er beispielsweise bei dem in 1 dargestellten Konzept auftreten kann, dargestellt ist. Dazu ist das Drehmoment 416, welches über die Drehmomentübertragungsvorrichtung übertragen wird, über einer Abszisse 412, die den Verdrehwinkel zwischen An- und Abtriebsseite angibt, und einer Ordinate 414, die ein Maß für das Drehmoment 416 angibt, aufgetragen. Wie anhand Diagramm 410 zu sehen ist, steigt das Drehmoment 416 mit zunehmendem relativen Verdrehwinkel zwischen An- und Abtriebsseite und dabei zunehmender Kompression der Federn zwischen der An- und Abtriebsseite stetig an. Bei weiterer relativer Verdrehung der An- und Abtriebsseite kommen der Federteller 110 und der Gleitschuhe 120 bei einem gewissen Verdrehwinkel zur Begrenzung des Verdrehwinkels zur Anlage, so dass sich die An- und Abtriebsseite nach Berührung des Federtellers 110 und des Gleitschuhs 120 lediglich im Rahmen von Verformungen des Gleitschuhs 120 und des Federtellers 110 innerhalb des Bereichs 418 weiter verdrehen kann. Wie in Diagramm 410 zu sehen ist, steigt das Drehmoment 416, wenn der Federteller 110 und der Gleitschuh 120 zur Anlage kommen, beziehungsweise beim Übergang in den Bereich 418 schlagartig oder abrupt um ein zu übertragendes Übermoment an. Dabei wirkt das Übermoment beim Aufprall des Federtellers 110 und des Gleitschuhs 120 schlagartig auf diese ein, wodurch Schäden an diesen auftreten können.
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Durch das vorgeschlagene Konzept kann der Anstieg des Drehmoments, wenn Federteller und Gleitschuhe in Kontakt kommen, „entschärft“ werden.
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4b zeigt ein Diagramm 420, in dem ein Verlauf eines Drehmoments 426 über den Verdrehwinkel, wie er beispielsweise bei dem in 3a und 3b dargestellten Ausführungsbeispiel der Drehmomentübertragungsvorrichtung 200 auftreten kann, dargestellt ist. Dazu ist das Drehmoment 426, welches über die Drehmomentübertragungsvorrichtung 200 übertragen wird, über einer Abszisse 422, die den Verdrehwinkel zwischen der An- und Abtriebsseite angibt, und einer Ordinate 424, die ein Maß für das Drehmoment 426 angibt, aufgetragen. Wie anhand Diagramm 420 zu sehen ist, steigt das Drehmoment 426 mit zunehmendem relativen Verdrehwinkel zwischen An- und Abtriebsseite und dabei zunehmender Kompression der Federn 250 stetig an. Bei weiterer relativer Verdrehung der An- und Abtriebsseite kommen die Stützelemente in Kontakt. Dadurch, dass die Kontaktseiten 222 abgeschrägt sind, gleiten die Stützelemente in einem in Diagramm 420 eingetragenen Bereich 428a des Verdrehwinkels und innerhalb des Bewegungsspiels der Stützelemente in der axialen Richtung 290 in dem Federkanal aneinander ab und kommen bei Abgleiten um das Bewegungsspiel mit den Seitenteilen in Kontakt. Ein Einwirken des Übermoments auf die Stützelemente kann durch die zwischen den Stützelementen erzeugte Reibung und/oder die Reibung an den Seitenteilen 261 und 262 gedämpft werden, so dass das auf die Stützelemente wirkende Drehmoment 426 im Bereich 428a weniger schlagartig oder abrupt ansteigt als bei dem Übergang in den Bereich 418 bei dem bekannten Konzept. Ein durch die Reibung geschaffenes Reibmoment kann zwischen 2% und 10% des zu übertragenden Drehmoments entsprechen. Dadurch kann ein „runder“ Übergang im Verlauf des Drehmoments 426 beim Übergang zu einem Bereich 428b größerer Verdrehwinkel geschaffen werden, in dem die Stützelemente nicht weiter aneinander abgleiten können. Insbesondere kann dadurch ein schlagartiger Anstieg des Drehmoments 426, wie er bei dem bekannten Konzept auftritt, vermieden werden. Die Stützelemente können im Bereich 428b derart stark an die Seitenteile 261 und 262 drücken, so dass die Stützelemente an den Seitenteilen 261 und 262 haften. Im Bereich 428b können sich die An- und Abtriebsseite weiter durch Verformung der Stützelemente und der Seitenteile 261 und 262 verdrehen.
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Durch den weniger schlagartigen Anstieg des Drehmoments 426 können Schäden und/oder Verformungen an den Stützelementen vermieden werden. Insbesondere, wenn die Stützelemente (teilweise) aus Kunststoff gefertigt sind, sorgt ein schlagartiger Anstieg des Drehmoments für eine höhere Steifigkeit beim Aufprallen der Stützelemente als bei einem weniger schlagartigen oder „runden“ Anstieg, wodurch die Stützelemente leichter brechen können. Daher kann das vorgeschlagene Konzept insbesondere bei Stützelementen, die (teilweise) aus Kunststoff gefertigt sind, verhindern, dass Schäden an den Stützelemente auftreten. Mit anderen Worten erhöht das vorgeschlagene Konzept eine Robustheit der Drehmomentübertragungsvorrichtung gegenüber Übermomenten, die auch als „Missbrauchsmomente“ bezeichnet werden.
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Ferner können, wie nachfolgend erläutert, Maßnahmen getroffen werden, die verhindern können, dass die Federteller 210 gegenüber der Umfangsrichtung verkippen und dadurch beschädigt werden.
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5a, 5b und 5c zeigen einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Drehmomentübertragungsvorrichtung 200.
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Insbesondere zeigen 5a und 5b ein Ausführungsbeispiel des Federtellers 210 in einer Schrägansicht (5a) und in einem Schnittbild (5b) und 5c einen Ausschnitt des Ausführungsbeispiels in einem Schnittbild.
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Obwohl vorliegend lediglich einer der Federteller 210 gezeigt ist, können die Stützelemente zumindest zwei Federteller 210 umfassen. Diese weisen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zum Abstützen der Federanordnung gegen eine Antriebsseite 270 und eine Abtriebsseite 280 jeweils zumindest eine Anschlagsfläche 217 für die Antriebsseite 270 und eine Anschlagsfläche 215 für die Abtriebsseite 280. Entsprechend weisen die Antriebsseite 270 und die Abtriebsseite 280 jeweils zumindest einen der jeweiligen Anschlagsfläche 215/217 zugeordneten Stützbereich 272 zum Abstützen der Federteller 210 auf. Vorliegend ist der Stützbereich der Abtriebsseite 280 nicht gezeigt.
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Um Verdrehungen der Federteller 210 gegenüber der Umfangsrichtung vorzubeugen, ist die Anschlagsfläche 217/215 für die Antriebsseite 270 und/oder die Abtriebsseite 280 eben.
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Ferner umfasst die Antriebsseite 270 einen Umfangsbereich 272, der radial außerhalb der Stützelemente angeordnet und ausgebildet ist, um die Stützelemente, beispielsweise die Federteller 210 in radialer Richtung nach außen abzustützen.
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Wie gezeigt ist, weisen die Federteller 210 ein Umfangsabstützelement 218 auf, welches ausgebildet ist, um den mindestens einen Federteller 210 in radialer Richtung an dem Umfangsbereich 272 abzustützen. Hierfür weist das Umfangsabstützelement beispielsweise umfangsseitig/radial außen eine Reibfläche für einen Reibschluss mit dem Umfangsbereich 272 auf. Zudem weist der Federteller 210, beziehungsweise das Umfangsabstützelement 218 einen ersten und einen zweiten Fortsatz 216 auf, welche, wenn die Anschlagsfläche 215 an dem Stützbereich 282 anliegt, den Stützbereich 282 auf in axialer Richtung gegenüberliegenden Seiten des Stützbereichs 282 in Umfangsrichtung überragt. Dadurch kann der Federteller 210 in axialer Richtung gesichert werden. Der erste und zweite Fortsatz 216 können in der axialen Richtung entsprechend beabstandet sein, so dass der Federteller 210 ein Bewegungsspiel gegenüber dem Stützbereich 282 in der axialen Richtung hat. Zugleich können dem Stützbereich 282, beziehungsweise dem Stützbereich der Antriebsseite 270 zugewandte Seiten des ersten und zweiten Fortsatzes 216 jeweils als Anschlagsfläche 217 für die Antriebsseite 270 ausgebildet sein. Wie gezeigt, sind die Fortsätze jeweils ein Keil ausgebildet, der in Umfangsrichtung von der Anschlagsfläche 215 absteht und sich in radialer Richtung nach innen hin verjüngt.
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Wie nachfolgend erläutert können die Anschlagsflächen 215 und 217 vorteilhaft ausgebildet sein, um Schäden an den Federtellern 210 zu vermeiden, und zugunsten einer besseren Drehmomentübertragung und/oder Dämpfung der Torsionsschwingungen ausgebildet sein.
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Wie in 5c gezeigt, sind die Anschlagsfläche 215 für die Abtriebsseite 280 zumindest einer der Federteller 210 und der dieser Anschlagsfläche 215 zugeordnete Stützbereich 282 der Abtriebsseite 280 in der radialen Richtung nach außen hin zumindest teilweise zu dem zumindest einen Federteller 210 hin abgeschrägt. Mit anderen Worten können der Stützbereich 282 und die Anschlagsfläche 215 einen sogenannten „Hinterschnitt“ ausbilden, bei dem der Stützbereich 282 den Federteller umfangsseitig/radial außen teilweise überragt. Dies hat beispielsweise zur Folge, dass, wenn der Federteller 210 im Betrieb in Umfangsrichtung gegen den Stützbereich 282 gedrückt wird, eine Kraft Z5 auf den Federteller 210 wirkt, die einer auf den Federteller 210 wirkenden Fliehkraft S5 entgegengerichtet ist. Hierdurch kann die Fliehkraft S5 zumindest teilweise kompensiert werden und eine Reibung des Federtellers 210 an dem Umfangsbereich 272 zugunsten einer besseren Drehmomentübertragung und Dämpfung von Torsionsschwingungen reduziert werden. Für die Anwendung hat es sich als vorteilhaft für die Dämpfung von Torsionsschwingungen erwiesen, wenn die Reibung bei Federtellern reduziert wird, die um Zugbetrieb an der Abtriebsseite anliegen. Wie später näher erläutert, kann ein solcher Hinterschnitt daher insbesondere bei den Anschlagsflächen 215 und den diesen Anschlagsflächen zugewandten Seiten der Stützbereiche 282 umgesetzt werden, die aneinander anliegen, wenn die Drehmomentübertragungsvorrichtung 200 im Zugbetrieb betrieben wird, um die Reibung an dem Umfangsbereich 272 gezielt im Zugbetrieb zu reduzieren. Bevorzugt kann der Hinterschnitt bei mehreren Stützbereichen der Abtriebsseite und diesen zugeordneten Anschlagsflächen umgesetzt sein.
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Im Gegensatz dazu sind die Anschlagsfläche 217 für die Antriebsseite 270 wenigstens einer der Federteller 210 und der dieser Anschlagsfläche 217 zugeordnete Stützbereich der Antriebsseite 270 in der radialen Richtung nach außen hin zumindest teilweise zu dem Stützbereich der Antriebsseite hin abgeschrägt. Dadurch wird der wenigstens eine Federteller zwischen dem Stützbereich der Abtriebsseite 270 und dem Umfangsbereich 272 für einen besseren Sitz „eingeklemmt“ und somit einer Lageänderung, einem Verdrehen oder Verkippen des wenigstens einen Federtellers vorgebeugt. Bevorzugt können daher mehrere oder alle Anschlagsflächen 217 für die Abtriebsseite und die betreffenden Stützbereiche derart ausgebildet sein.
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6a, 6b und 6c zeigen einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Drehmomentübertragungsvorrichtung 200.
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Insbesondere zeigen 6a und 6b ein Ausführungsbeispiel des Federtellers 210 in einer Schrägansicht (6a) und in einem Schnittbild (6b) und 6c einen Ausschnitt des weiteren Ausführungsbeispiels der Drehmomentübertragungsvorrichtung 200 in einem Schnittbild.
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Wie gezeigt, verlaufen die Anschlagsfläche 215 und der Stützbereich 282 im Unterschied zu dem in 5a bis 5c gezeigten Ausführungsbeispiel hierbei parallel zu der radialen Richtung. Entsprechend kann die Einwirkung einer Fliehkraft S6 auf den Federteller 210 zu einer höheren Reibung an dem Umfangsbereich 272 führen als bei dem in 5a bis 5c gezeigten Ausführungsbeispiel. Durch die höhere Reibung kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung zugunsten einer besseren Dämpfung von Torsionsschwingungen im Bereich einer Resonanzfrequenz der Drehmomentübertragungsvorrichtung „verstimmt“ werden. Bei der Anwendung in Kraftfahrzeugen können Resonanzfrequenzen insbesondere beim Starten des Kraftfahrzeugs auftreten, wobei das Kraftfahrzeug im Schubbetrieb betrieben wird. Daher können insbesondere die Anschlagsflächen 215 und den diesen Anschlagsflächen zugewandten Seiten der Stützbereiche 282, die aneinander anliegen, wenn die Drehmomentübertragungsvorrichtung 200 im Schubbetrieb betrieben wird, derart ausgebildet sein, so dass diese parallel zur radialen Richtung verlaufen.
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Zur Erhöhung der Reibung an dem Umfangsbereich 272 kann die Anschlagsfläche 215 optional in der radialen Richtung nach außen hin zumindest teilweise zu dem Stützbereich 282 der Abtriebsseite 280 hin abgeschrägt sein, so dass die Anschlagsfläche den Stützbereich 282 umfangsseitig/radial außen in Umfangsrichtung teilweise überragt. Auf diese Weise kann zugunsten einer besseren Dämpfung von Torsionsschwingungen im Resonanzbereich gezielt eine stärkere Verstimmung der Resonanzfrequenz erreicht werden.
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Wie in 7 gezeigt, können in Ausführungsbeispielen der Drehmomentübertragungsvorrichtung 200 die in 5c gezeigten Merkmale gezielt bei einer oder mehreren Anschlagsflächen 215Z, beziehungsweise Federtellern 210Z umgesetzt werden, die im Zugbetrieb an dem Stützbereich 282 anliegen, und die in 6c gezeigten Merkmale gezielt bei einer oder mehreren Anschlagsflächen 215S, beziehungsweise Federtellern 210S umgesetzt werden, die im Schubbetrieb an dem Stützbereich 282 anliegen.
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Konkret können die Anschlagsflächen 215Z für die Abtriebsseite 280 zumindest einer der Federteller 21 0Z, welcher sich beim Übertragen des Drehmoments von der Antriebsseite 270 zu der Abtriebsseite 280 an der Abtriebsseite 280 abstützt, und der Stützbereich 282 in der radialen Richtung nach außen hin zumindest teilweise zu dem zumindest einen Federteller 210Z hin abgeschrägt sind, so dass der Stützbereich 282 den Federteller 210Z radial außen in Umfangsrichtung zumindest teilweise überragt. Wie gezeigt, ist hierfür eine dem Federteller 210Z zugewandte Seite des Abstützbereichs 282 nach radiale außen hin zu dem Federteller 210Z geneigt.
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Dagegen sind der Stützbereich 282 und der Federteller 210S auf einer in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seite zugunsten einer höheren Reibung an dem Umfangsbereich 272 im Schubbetrieb derart ausgebildet, so dass eine Anschlagsfläche 215S des Federtellers 210S und die diesem zugewandte Seite des Stützbereichs 282 parallel zur radialen Richtung verlaufen. Hierdurch kann eine bessere Dämpfung im Zug- und Schubbetrieb erreicht werden.
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Das hierin vorgeschlagene Konzept kann insbesondere in Kraftfahrzeugen, zum Beispiel bei Zweimassenschwungrädern oder Fahrzeugkupplungen umgesetzt werden. Entsprechend schaffen Ausführungsbeispiele des vorgeschlagenen Konzepts beispielsweise ein Zweimassenschwungrad für ein Fahrzeug umfassend ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Drehmomentübertragungsvorrichtung 200.
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Hierbei kann das Seitenteil 261 als Schwungmasse zur Dämpfung von Schwingungen ausgeführt sein.
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Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
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Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Zweimassenschwungrad
- 110
- Federteller
- 120
- Gleitschuh
- 130
- Abstützbereich
- 132
- Spalt
- 140
- Stützbereich
- 200
- Drehmomentübertragungsvorrichtung
- 210
- Federteller
- 210S
- Federteller
- 210Z
- Federteller
- 215
- Anschlagsfläche
- 215S
- Anschlagsfläche
- 215Z
- Anschlagsfläche
- 216
- Fortsatz
- 217
- Anschlagsfläche
- 218
- Umfangsabstützelement
- 220
- Gleitschuh
- 220a
- Gleitschuh
- 220b
- Gleitschuh
- 222
- Kontaktseiten
- 250
- Federn
- 261
- erstes Seitenteil
- 262
- zweites Seitenteil
- 270
- Antriebsseite
- 272
- Umfangsbereich
- 280
- Abtriebsseite
- 282
- Abtriebsseite
- 290
- axiale Richtung
- 291
- erste axiale Richtung
- 292
- zweite axiale Richtung
- 410
- Diagramm
- 412
- Abszisse
- 414
- Ordinate
- 416
- Drehmoment
- 418
- Bereich
- 420
- Diagramm
- 422
- Abszisse
- 424
- Ordinate
- 426
- Drehmoment
- 428a
- Bereich
- 428b
- Bereich
- S5
- Fliehkraft
- S6
- Fliehkraft
- Z5
- Kraft
