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Die Erfindung betrifft einen Anschlagflansch, mit dessen Hilfe Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gedämpft werden können, wenn der Anschlagflansch in einem in dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Drehschwingungsdämpfer eingebaut ist.
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Aus
DE 10 2022 103 152 A1 ist ein als Zweimassenschwungrad ausgestalteter Drehschwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine zusätzliche Dämpfungswirkung durch ein an einem Anschlagflansch einer Sekundärmasse befestigtes Axialfederelement erreicht wird.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Dämpfungswirkung eines Drehschwingungsdämpfers zu verbessern.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen Drehschwingungsdämpfer mit einer guten Dämpfungswirkung ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Anschlagflansch mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und einer Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. 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 Anschlagflansch für einen zur Drehschwingungsdämpfung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ausgelegten Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, mit einem um eine Rotationsachse drehbaren Befestigungsring zur drehmomentübertragenden Befestigung mit einer Sekundärmasse und mindestens einem vom dem Befestigungsring nach radial außen abstehenden Flanschflügel zum tangentialen Anschlagen an ein Energiespeicherelement, insbesondere Bogenfeder, wobei der Flanschflügel relativ zu dem Befestigungsring mit einem Bewegungsanteil in Umfangsrichtung elastisch nachgiebig an dem Befestigungsring gekoppelt ist.
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Durch die elastische Ankoppelung des Flanschflügels an den Befestigungsring kann der Flanschflügel bei einer Änderung des zu übertragenen Drehmoments eine Relativbewegung zu dem Befestigungsring ausführen. Der Flanschflügel kann dadurch vergleichbar zu dem insbesondere als Bogenfeder ausgestaltete Energiespeicherelement durch die Relativbewegung Bewegungsenergie zwischenspeichern und bei einer Rückbewegung in die neutrale Ausgangslage wieder abgeben. Dies ermöglicht eine zusätzliche Drehschwingungsdämpfung, die vorzugsweise in einem Frequenzbereich stattfindet, der von dem Frequenzbereich des übrigen Masse-Feder-Systems des Drehschwingungsdämpfers, in den der Anschlagflansch eingebaut werden soll, abweicht. Der Frequenzbereich, in dem der Drehschwingungsdämpfer Drehschwingungen dämpft, kann dadurch vergrößert werden, wodurch eine verbesserte Dämpfungswirkung erreicht ist. Durch die weiche elastische Anbindung des Flanschflügels an den Befestigungsring kann eine separate nur von dem Anschlagflansch bereitgestellte Dämpfungswirkung realisiert werden, wodurch ein Drehschwingungsdämpfer mit einer guten Dämpfungswirkung ermöglicht ist.
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Der Flanschflügel und der Befestigungsring können aus einem eher starren Material, insbesondere Stahl, hergestellt sein. Vorzugsweise sind der Flanschflügel und/oder der Befestigungsring durch Stanzen aus einem Blech herstellbar. Grundsätzlich ist es möglich, dass der Flanschflügel und der Befestigungsring einstückig ausgestaltet sein, wobei die elastische Nachgiebigkeit durch eine entsprechend starke Materialverjüngung in einem Übergangsbereich zwischen dem Flanschflügel und dem Befestigungsring bereitgestellt wird. Vorzugsweise sind der Flanschflügel und der Befestigungsring als separate, insbesondere zueinander beabstandete, Bauteile ausgebildet und insbesondere über ein zusätzliches die elastische Nachgiebigkeit bereitstellendes Element mittelbar miteinander verbunden. Ein je nach zu erwartenden Belastungsprofil gegebenenfalls vorliegendes Risiko einer Materialermüdung bei einer einstückigen Ausgestaltung des Flanschflügels mit dem Befestigungsring kann dadurch vermieden oder zumindest reduziert werden.
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Die Dämpfungswirkung der elastischen Nachgiebigkeit zwischen dem Flanschflügel und dem Befestigungsring kann vorzugsweise für geringe im Betrieb des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs zu erwartenden Drehzahlen ausgelegt sein. Es wurde erkannt, dass es im Leerlauf des an dem Antriebsstrang angekoppelten Kraftfahrzeugmotor aus unterschiedlichen Gründen zu niederfrequenten Schwingungen in dem Drehschwingungsdämpfer kommen kann. Diese niederfrequenten Schwingungen können sich in Form von störenden Geräuschen oder Vibrationen äußern. Im Teillastbetrieb bei hohen Motordrehzahlen des Kraftfahrzeugmotors kann es aufgrund der Drehzahl und der Reibkräfte in einem Bogenfederkanal zu vorgespannten Bogenfedern kommen. Wird in dieser Situation beispielsweise mit Teillast beschleunigt, kann es dazu kommen, dass sich die Vorspannung schlagartig löst und ein OnBoard-Diagnosesystem die so entstehende Belastungssituation fälschlicherweise als eine Fehlzündung des Kraftfahrzeugmotors detektiert und Maßnahmen einleitet, die aber tatsächlich nicht erforderlich sind. Durch die weiche elastische Anbindung des Flanschflügels an den Befestigungsring kann eine niederfrequente Dämpfung erreicht werden, die ein plötzliches Lösen einer vorgespannten Bogenfeder des Drehschwingungsdämpfers dämpfen kann, wodurch eine unzutreffende Detektion einer Fehlzündung eines an dem Antriebsstrang angekoppelten Verbrennungsmotor durch ein OnBoard-Diagnosesystem vermieden werden kann.
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Insbesondere ist eine Elastizität und/oder ein von einer Relativlage des Flanschflügels zum Befestigungsring beeinflusster Elastizitätsverlauf zwischen dem Flanschflügel und dem Befestigungsring bis zu einer vordefinierten Maximaldrehzahl und/der einem vordefinierten Maximaldrehmoment im Wesentlichen unveränderlich. Die elastische Nachgiebigkeit zwischen dem Flanschflügel und dem Befestigungsring kann dadurch im Wesentlichen drehzahlunabhängig sein. Dies kann durch eine geeignete Formgestaltung und/oder geeignete Materialauswahl für die Bereitstellung der elastischen Nachgiebigkeit erreicht werden. Eine Verstimmung der Dämpfungswirkung in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder vom zu übertragenen Drehmoment kann dadurch vermieden werden.
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Vorzugsweise ist eine Elastizität zwischen dem Flanschflügel und dem Befestigungsring linear-elastisch ausgestaltet. Eine Verstimmung der Dämpfungswirkung in Abhängigkeit vom Ausmaß der Relativbewegung des Flanschflügels zu dem Befestigungsring kann dadurch vermieden werden.
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Besonders bevorzugt ist der Flanschflügel an dem Befestigungsring um eine im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse verlaufender Torsionsachse elastisch nachgiebig tordierbar befestigt. Die elastische Nachgiebigkeit kann dadurch durch eine Torsion bereitgestellt werden, wobei hierbei insbesondere ein zwischen dem Flanschflügel und dem Befestigungsring vorgesehenes separates Bauteil elastisch tordiert wird.
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Insbesondere sind der Flanschflügel und der Befestigungsring als voneinander separate Bauteile ausgestaltet, wobei der Flanschflügel über ein elastisches Dämpferelement mit dem Befestigungsring befestigt ist, wobei insbesondere der Flanschflügel zu dem Befestigungsring axial versetzt angeordnet ist. Eine Materialermüdung eines elastisch verformten Bauteils kann dadurch vermieden werden. Stattdessen ist es möglich für das elastische Dämpferelement ein Material auszuwählen, das insbesondere für eine wechselnde und/oder schwellende Belastung bei einer elastischen Deformation ausgelegt ist und dadurch besonders langlebig ausgestaltet ist. Durch den axialen Versatz des Flanschflügel zu dem Befestigungsring ist es besonders einfach den separat zum Befestigungsring ausgeführten Flanschflügel elastisch nachgiebig mit dem Befestigungsring zu verbinden. Besonders bevorzugt ist das elastische Dämpferelement gleichzeitig auch ein Verbindungsmittel, welches den Flanschflügel, insbesondere verliersicher, über das zwischengeschaltete elastische Dämpferelement mittelbar mit dem Befestigungsring verbindet.
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Vorzugsweise ist das elastische Dämpferelement als ein Torsionsstab und/oder eine Torsionsfeder ausgestaltet it. Die elastische Nachgiebigkeit zwischen dem Flanschflügel und de Befestigungsring kann dadurch bauraumsparend durch eine elastische Torsion des Torsionsstabs und/oder der Torsionsfeder bereitgestellt werden. Gleichzeitig kann der Torsionsstab und/oder eine Torsionsfeder eine mittelbare Befestigung des Flanschflügels mit dem Befestigungsring bereitstellen, so dass ein von dem elastischen Dämpferelement verschiedenes Befestigungsmittel vermieden werden kann.
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Besonders bevorzugt ist zwischen dem Flanschflügel und dem Befestigungsring ein Anschlagdämpfer zur Dämpfung eines Anschlagens des Flanschflügels an dem Befestigungsring in einer maximalen Auslenkungslage des Flanschflügels relativ zum Befestigungsring vorgesehen, wobei insbesondere der Anschlagdämpfer mit dem Flanschflügel oder mit dem Befestigungsring befestigt ist. Ein hartes geräuschbehaftetes Anschlagen des Flanschflügels an dem Befestigungsring beim Erreichen der maximalen Auslenkungslage kann durch den dazwischen vorgesehene Anschlagdämpfer vermieden werden. Insbesondere ist in beiden Umfangsrichtungen zum Flanschflügel ein Anschlagdämpfer vorgesehen, wobei die jeweiligen Anschlagdämpfer als voneinander getrennte separate Bauteile oder als ein einstückiges Bauteil ausgestaltet sein können. Es ist möglich, dass der Anschlagdämpfer mit dem Flanschflügel befestigt ist. Zudem ist es möglich, dass der Anschlagdämpfer mit dem Befestigungsring befestigt ist.
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Eine weitere Ausführungsform betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, zur Drehschwingungsdämpfung zwischen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors und einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit einer Primärmasse zum im Zugbetrieb Einleiten eines von dem Kraftfahrzeugmotor erzeugbaren Drehmoments, einer relativ zur Primärmasse begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse zum Ausleiten des Drehmoments und einem an der Primärmasse und an der Sekundärmasse angreifbaren, insbesondere als Bogenfeder ausgestalteten, Energiespeicherelement zur Übertragung des Drehmoments zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse, wobei die Sekundärmasse einen an dem Energiespeicherelement tangential anschlagbaren Anschlagflansch, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, aufweist. Der Drehschwingungsdämpfer kann insbesondere wie vorstehend anhand des Anschlagflanschs erläutert aus- und weitergebildet sein. Durch die weiche elastische Anbindung des Flanschflügels an den Befestigungsring kann eine separate nur von dem Anschlagflansch bereitgestellte Dämpfungswirkung realisiert werden, wodurch ein Drehschwingungsdämpfer mit einer guten Dämpfungswirkung ermöglicht ist.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass das Energiespeicherelement über den gesamten designierten Betriebsbereich an der Primärmasse und an dem zugeordneten Flanschflügel des Anschlagflansch anliegt, insbesondere befestigt ist. Ein in Umfangsrichtung vorgesehener Freiwinkel an einem Ende des Energiespeicherelements kann eingespart werden, da die Funktion des ansonsten vorgesehenen Freiwinkels durch die elastische Nachgiebigkeit des Flanschflügels erfüllt werden kann. Die Länge des insbesondere als Bogenfeder ausgestalteten Energiespeicherelements in Umfangsrichtung kann dadurch um den ansonsten vorgesehenen Freiwinkel verlängert sein, wodurch sich eine entsprechend längere nutzbare Federkennlinie des Energiespeicherelements ergibt, welche das Dämpfungsvermögen des Drehschwingungsdämpfers verbessert. Um einen sich ungewollt einstellenden Freiwinkel zu vermeiden, kann das Energiespeicherelement an seinen beiden in Umfangsrichtung beziehungsweise in tangentialer Richtung weisenden Enden befestigt, beispielsweise eingehakt sein. Dies ermöglicht es das Energiespeicherelement prinzipiell nicht nur auf Druck, sondern auch auf Zug zu belasten, wodurch das Dämpfungsvermögen des Drehschwingungsdämpfers weiter verbessert werden kann.
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Eine weitere Ausführungsform betrifft eine Verwendung eines Anschlagflanschs, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, in einem in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Drehschwingungsdämpfer zu dem Zweck eine unzutreffende Detektion einer Fehlzündung eines an dem Antriebsstrang angekoppelten Verbrennungsmotors durch ein OnBoard-Diagnosesystem zu verhindern. Der Drehschwingungsdämpfer kann insbesondere wie vorstehend anhand des Anschlagflanschs erläutert aus- und weitergebildet sein. Durch die weiche elastische Anbindung des Flanschflügels an den Befestigungsring kann eine separate nur von dem Anschlagflansch bereitgestellte Dämpfungswirkung realisiert werden, wodurch ein Drehschwingungsdämpfer mit einer guten Dämpfungswirkung ermöglicht ist. Zudem kann durch die weiche elastische Anbindung des Flanschflügels an den Befestigungsring kann eine niederfrequente Dämpfung erreicht werden, die ein plötzliches Lösen einer vorgespannten Bogenfeder des Drehschwingungsdämpfers dämpfen kann, wodurch eine unzutreffende Detektion einer Fehlzündung eines an dem Antriebsstrang angekoppelten Verbrennungsmotor durch ein OnBoard-Diagnosesystem vermieden werden kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: eine schematische Schnittansicht eines Drehschwingungsdämpfers,
- 2: eine schematische Draufsicht auf einen Anschlagflansch für den Drehschwingungsdämpfer aus 1 und
- 3: eine schematische Schnittansicht des Anschlagflanschs aus 2.
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Ein als Zweimassenschwungrad ausgestalteter Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst eine Primärmasse 2 sowie eine Sekundärmasse 3, die gegen die Kraft eines als Bogenfeder 4 ausgestalteten Energiespeicherelements relativ zueinander um eine Rotationsachse verdreht werden können. Im Folgenden wird, soweit nicht anders angegeben, unter der axialen Richtung die Richtung parallel zur Rotationsachse, unter der radialen Richtung eine Richtung senkrecht zur Rotationsachse und unter der Umfangsrichtung eine Drehung um die Rotationsachse verstanden. Der Drehschwingungsdämpfer 1 kann in einem nicht gezeigten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen der Kurbelwelle einer als Brennkraftmaschine ausgestalteten Kraftfahrzeugmotors und einer Fahrzeugkupplung oder einem Nebenantrieb angeordnet sein, um Drehschwingungen im zu übertragenen Drehmoment zumindest teilweise zu dämpfen und/oder zu tilgen. Die Primärmasse 2 umfasst ein motorseitiges Primärmassenblech 6 und einen kupplungsseitigen Primärmassendeckel 5. Das Primärmassenblech 6 und der Primärmassendeckel 5 schließen eine Bogenfederaufnahme ein, in der die Bogenfeder 4, ggf. auch mehrere Bogenfedern 4, angeordnet ist bzw. sind. Die Bogenfeder 4 stützt sich mit einem Federende an der Primärmasse 2 ab, beispielsweise an hier nicht dargestellten Nasen, oder an in das Blech gedrückten Anschlägen, die in die von dem Primärmassenblech 6 und dem Primärmassendeckel 5 umschlossene Bogenfederaufnahme hineinragen. Mit dem jeweils anderen Federende stützt sich die Bogenfeder 4 an Flanschflügeln 30 eines Anschlagflansches 8 ab. Die Flanschflügel 30 stehen von einem Befestigungsring 32 des Anschlagflansches 8 ab und erstrecken sich radial nach außen, so dass der jeweilige Flanschflügel 30 tangential an dem jeweils zugeordneten Federenden der Bogenfedern 4 anschlagen kann.
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Der Anschlagflansch 8 ist mittels Nieten 9 einer Hauptvernietung mit einer Abtriebsnabe 10 fest vernietet. Die Niete 9 sind auf einem Hauptvernietungskreis verteilt angeordnet. Vorzugsweise weist der Drehschwingungsdämpfer 1 einen weiteren Schwingungsdämpfer, beispielsweise ein mit dem Anschlagflansch 8 und/oder mit der Abtriebsnabe 10 befestigtes Fliehkraftpendel, und/oder eine Reibeinrichtung zur Bereitstellung einer reibungsbehafteten Dämpfung, die ein resonanzbedingtes Aufschaukeln von Drehschwingungen verhindert oder zumindest dämpft. Zudem kann der Drehschwingungsdämpfer 1 einen Drehmomentbegrenzer, beispielsweise eine Rutschkupplung, aufweisen, der in der Art eines Tiefpassfilters eine Übertragung von Drehmomentstößen („Impacts“) verhindert und dadurch im Drehmomentfluss nachfolgende Bauteile vor einer mechanischen Beschädigung durch Überbelastung schützt.
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Die Primärseite weist Bohrungen 11 für hier nur schematisch dargestellte Kurbelwellenschrauben 12 zur Verschraubung des Drehschwingungsdämpfers 1 mit einer nicht dargestellten Antriebswelle, insbesondere Kurbelwelle, eines Kraftfahrzeugmotors auf. Die Abtriebsnabe 10 weist radial innen eine Steckverzahnung 13 zur Verbindung mit nachgeordneten Drehmomentübertragungsmitteln auf, beispielsweise eine Eingangsseite einer Trennkupplung. Mit Hilfe der Nieten 9 der Hauptvernietung ist eine Tellerfederdichtmembran 17 an der Sekundärseite 3 befestigt. Die Tellerfederdichtmembran 17 ist mit ihrem äußeren Bereich mit dem Primärmassendeckelblech 5 in Kontakt, und dichtet so die Bogenfederaufnahme 7 gegenüber der Umgebung ab. Der Kontaktbereich zwischen Tellerfederdichtmembran 17 und Primärmassendeckel 5 ist mit einem Gleitring 18 versehen, der insbesondere an einer umlaufenden Schulter des Primärmassendeckelblechs 5 radial zentriert und axial zwischen Primärmassendeckel 5 und Tellerfederdichtmembran 17 festgelegt oder zum Beispiel aufgeklebt oder eingeklippst sein kann. Montagebohrungen 19 in der Abtriebsnabe 10 ermöglichen die Verschraubung der Kurbelwellenschrauben 12. Am Außenumfang der Bogenfeder 4 ist eine Gleitschale 20 an dem Primärmassendeckelblech 5 angeordnet, welche Reibung und Verschleiß der Bogenfeder 4 gegenüber dem Primärmassendeckelblech 5 vermindert.
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Das Primärmassendeckelblech 5 ist über eine von außen radial eingebrachte Schweißnaht 26 mit dem Primärmassenblech 6 verschweißt. Das Primärmassenblech 6 weist einen radial erweiterten Ring 27 auf, der das Primärmassendeckelblech 5 und die Schweißnaht 26 radial nach außen überragt. In dem Ring 27 sind mehrere Aussparungen als Mitnehmergeometrien 28 über den Umfang verteilt angeordnet. Die Aussparungen 28 sind in den Außenumfang des Primärmassenblechs 5 eingestanzt und ermöglichen den Eingriff eines Werkzeuges, um ein Moment in die Primärmasse 2 des Drehschwingungsdämpfers 1 einzuleiten, beispielsweise um die Primärmasse 2 gegenüber einem Motorgehäuse festzulegen.
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Der in 2 und 3 in Alleinstellung dargestellte Anschlagflansch 8 ist derart ausgestaltet, dass der Flanschflügel 30 relativ zu dem Befestigungsring 32 mit einem Bewegungsanteil in Umfangsrichtung elastisch nachgiebig an dem Befestigungsring 32 gekoppelt ist. Hierzu kann insbesondere der jeweilige Flanschflügel 30 in axialer Richtung zu dem Befestigungsring 32 axial versetzt angeordnet sein und beispielsweise auf einer Axialseite 34 des Befestigungsrings 32 direkt oder indirekt, beispielsweise über ein reibungsreduzierende Gleitmaterial, flächig abgestützt sein. Zwischen dem Flanschflügel 30 und dem Befestigungsring 32 ist ein elastisches Dämpferelement 36 zwischengeschaltet, über welches der Flanschflügel 30 nur indirekt, also mittelbar, dem Befestigungsring 32 befestigt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das elastische Dämpferelement 36 als Torsionsstab ausgestaltet, der zur Bereitstellung der elastischen Nachgiebigkeit bei einem sich verändernden zu übertragenden Drehmoment innerhalb seines elastischen Verformungsbereich tordiert werden kann. Innerhalb des Bewegungsbereichs des Flanschflügels 30 relativ zum Befestigungsring 32 kann ein Anschlagdämpfer 38 vorgesehen sein, der ein hartes geräuschbehaftetes und verschleißintensives Anschlagen des Flanschflügels 30 an dem Befestigungsring 32 verhindern oder zumindest ausreichend dämpfen kann. Beispielsweise ist der Anschlagdämpfer 38 aus einem gummielastischen Material hergestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Primärmasse
- 3
- Sekundärmasse
- 4
- Bogenfeder
- 5
- Primärmassendeckelblech
- 6
- Primärmassenblech
- 7
- Bogenfederaufnahme
- 8
- Anschlagflansch
- 9
- Niet
- 10
- Abtriebsnabe
- 11
- Bohrung
- 12
- Kurbelwellenschrauben
- 13
- Steckverzahnung
- 17
- Tellerfederdichtmembran
- 18
- Gleitring
- 19
- Montagebohrung
- 20
- Gleitschale
- 26
- Schweißnaht
- 27
- Ring
- 28
- Aussparung
- 30
- Flanschflügel
- 32
- Befestigungsring
- 34
- Axialseite
- 36
- Dämpferelement
- 38
- Anschlagdämpfer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102022103152 A1 [0002]
