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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Eine derartige Vorrichtung weist im Allgemeinen ein Drehmomenteingangselement, ein Drehmomentausgangselement und elastische Organe auf, die zwischen dem Drehmomenteingangs- und dem Drehmomentausgangselement angeordnet sind und der Drehung des Drehmomenteingangselements oder des Drehmomentausgangselements in Bezug auf das jeweils andere entgegenwirkt.
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Wenn es sich bei der Drehmomentübertragungsvorrichtung um eine LTD-Vorrichtung (engl. Long Travel Damper) handelt, weist sie mehrere Gruppen elastischer Organe auf, wobei die elastischen Organe aus ein und derselben Gruppe über ein Phasenorgan in Reihe angeordnet sind, so dass sich die elastischen Organe jeder Gruppe phasengleich miteinander verformen.
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Es ist bekannt, die Qualität der Filterung, die mit einer derartigen Übertragungsvorrichtung erhalten wird, dadurch zu verbessern, dass die Steifigkeit der elastischen Organe verringert und/oder der Montageradius der elastischen Organe vergrößert wird.
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Die Patentanmeldung
FR 2 988 455 auf den Namen der Anmelderin offenbart eine Übertragungsvorrichtung der vorgenannten Art, bei der das Drehmomenteingangs- und das Drehmomentausgangselement erste und zweite Anschlagmittel aufweisen, die ihre relative Drehung in zwei entgegengesetzte Drehrichtungen beschränken, wobei das Drehmomenteingangselement und das Phasenorgan dritte und vierte Anschlagmittel aufweisen, die ihre relative Drehung in zwei entgegengesetzte Drehrichtungen beschränken, wobei das Drehmomenteingangs- und das Drehmomentausgangselement fünfte und sechste Anschlagmittel aufweisen, die ihre relative Drehung in zwei entgegengesetzte Richtungen beschränken.
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Im Besonderen sind die dritten und vierten Anschlagmittel vor allem durch vorstehende Elemente gebildet, die sich radial erstrecken, wobei jedes vorstehende Element durch Tiefziehen an einer der Führungsscheiben ausgebildet ist. Jedes vorstehende Element weist somit zwei entgegengesetzte Anschlagflächen auf, die sich radial erstrecken.
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Derartige vorstehende Elemente haben eine große radiale Abmessung und erfordern angesichts des verfügbaren radialen Raums das Anordnen der elastischen Organe auf einem relativ kleinen Montageradius und erfordern die Bildung eines Ausschnitts in dem Verbindungsbereich der Führungsscheiben, was ihre Beständigkeit verringert. Dies beeinträchtigt infolgedessen den Wirkungsgrad des Filterns der Vibrationen und der Drehungsungleichförmigkeiten, das mit der Drehmomentübertragungsvorrichtung erhalten wird.
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Das Ziel der Erfindung besteht insbesondere darin, eine einfache, wirksame und wirtschaftliche Lösung zu diesem Problem zu bringen.
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Zu diesem Zweck schlägt sie eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug vor, mit einem Drehmomenteingangselement, einem Drehmomentausgangselement und mindestens einer Gruppe elastischer Organe, die zwischen dem Drehmomenteingangselement und dem Drehmomentausgangselement angebracht sind und der Drehung des Drehmomenteingangselements oder des Drehmomentausgangselements zum jeweils anderen entgegenwirken, wobei die elastischen Organe dieser Gruppe über ein Phasenorgan in Reihe angeordnet sind, so dass sich die elastischen Organe jeder Gruppe phasengleich miteinander verformen, wobei das Drehmomentausgangselement und das Phasenorgan erste und zweite Anschlagmittel aufweisen, die ihre relative Drehung in zwei entgegengesetzte Drehrichtungen begrenzen, wobei das Drehmomenteingangselement und das Phasenorgan dritte und vierte Anschlagmittel aufweisen, die ihre relative Drehung in zwei entgegengesetzte Drehrichtungen begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten und vierten Anschlagmittel mindestens einen Anschlagklotz aufweisen, der am Phasenorgan bzw. am Drehmomenteingangselement ausgebildet ist, und mindestens eine kreisbogenförmige längliche Aufnahme, die am Drehmomenteingangselement bzw. am Phasenorgan ausgebildet ist, wobei der Anschlagklotz in die Aufnahme eingesetzt ist und an jedem Ende der Aufnahme in Anlage gelangen kann, wobei die ersten, zweiten, dritten, vierten Anschlagmittel und die Aufnahme so angeordnet sind, dass das Eingangselement und das Ausgangselement in einer Endstellung mit der Phasenscheibe in Kontakt sein können.
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Es ist somit möglich, die dritten und vierten Anschläge mit einem Klotz mit geringem Durchmesser und somit mit einem geringen radialen Platzverbrauch auszubilden. Die Breite der länglichen Öffnung, d.h. ihre radiale Abmessung kann somit auch verringert werden. Der Montageradius der elastischen Organe kann damit erhöht werden, was zu einer Verbesserung der Qualität der erfolgten Filtration führt.
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Je nach Stellung der unterschiedlichen Anschläge ist es möglich, den Winkelausschlag jedes dieser Elemente zu kontrollieren, so dass insbesondere die Komprimierung der elastischen Organe beschränkt wird, die einerseits zwischen dem Drehmomenteingangselement und dem Phasenorgan und andererseits zwischen dem Phasenorgan und dem Drehmomentausgangselement angebracht sind.
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Es ist somit auch möglich, dass bei einer bestimmten Stellung, zum Beispiel in einer Endstellung, die Bahn des Drehmoments von einem Drehmomenteingang zum Drehmomentausgang und umgekehrt verläuft und dabei über die ersten, zweiten, dritten und vierten Anschlagmittel durch das Phasenorgan verläuft.
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Die elastischen Organe sind vorzugsweise Schraubendruckfedern, und die Anschlagmittel sind dazu ausgelegt, die Komprimierung der Federn zu begrenzen und zu verhindern, dass die Windungen der Federn aneinander in Anlage gelangen.
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Auf diese Weise wird verhindert, dass die Schraubenfedern durch Quetschung ihrer Windungen beschädigt werden.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung gelangen die elastischen Organe der oder jeder Gruppe einerseits an einer ringförmigen Abdeckung, die das Drehmomentausgangselement bzw. das Drehmomenteingangselement bildet, und andererseits an zwei Führungsscheiben in Anlage, die sich radial auf der einen und auf der anderen Seite der ringförmigen Abdeckung erstrecken und in Bezug zu dieser drehbar sind, wobei die Führungsscheiben das Drehmomenteingangselement bzw. das Drehmomentausgangselement bilden.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das Phasenorgan einen radial äußeren Ringabschnitt auf, ausgehend von dem sich Laschen radial nach innen erstrecken und zur Anlage der elastischen Organe dienen.
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In diesem Fall kann sich der Anschlagklotz ausgehend von dem radial äußeren Ringabschnitt des Phasenorgans gegenüber einer der Laschen des Phasenorgans, d.h. in einem Bereich mit einem hohen mechanischen Widerstand axial erstrecken.
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Die ringförmige Abdeckung weist vorteilhafterweise einen radial inneren Ringabschnitt auf, ausgehend von dem sich Laschen für die Anlage der elastischen Organe radial nach außen erstrecken.
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Im Vergleich zu einer ringförmigen Abdeckung mit Fenstern zur Anbringung der elastischen Organe ermöglicht die vorgenannte ringförmige Abdeckung das Anordnen der Federn auf einem Umfang mit größerem Durchmesser. Dadurch wird das Filtern der Vibrationen und der Drehungsungleichförmigkeiten des Motors verbessert.
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Darüber hinaus erstrecken sich Anschlagmittel umfangsmäßig auf der einen und auf der anderen Seite jeder Lasche der ringförmigen Abdeckung und des Phasenorgans, so dass die Anschlagmittel der ringförmigen Abdeckung an den Anschlagmitteln des Phasenorgans in Anlage gelangen können.
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Mit einem derartigen Aufbau kann die Anschlagfunktion zwischen dem Phasenorgan und der ringförmigen Abdeckung in beide Drehrichtungen auf einfache und zuverlässige Weise gewährleistet werden.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung erstrecken sich in einer Endstellung die Anschlagmittel umfangsmäßig auf der einen und auf der anderen Seite jeder Lasche der ringförmigen Abdeckung und des Phasenorgans, so dass Anschlagmittel der ringförmigen Abdeckung an den Anschlagmitteln des Phasenorgans in Anlage gelangen können, wobei der Anschlagklotz auch an einem der Enden der Aufnahme des Drehmomenteingangselements in Anlage gelangen kann.
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In einer gegebenen Stellung, beispielsweise in der Endstellung, ist es somit möglich, dass die Bahn des Drehmoments von einem Drehmomenteingang zu dem Drehmomentausgang und umgekehrt verläuft und dabei über die ersten, zweiten, dritten und vierten Anschlagmittel durch das Phasenorgan verläuft.
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Die Drehmomentübertragungsvorrichtung weist vorzugsweise zwei Führungsscheiben auf, die durch eine Nietverbindung und/oder eine Schweißverbindung auf Höhe ihres radial äußeren Umfangs aneinander befestigt sind.
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In diesem Fall kann zumindest eine der Führungsscheiben an ihrem radial äußeren Umfang verformbare Zungen aufweisen, die auf die andere Führungsscheibe umgeklappt werden können, um ihre Befestigung aneinander zu gewährleisten.
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Darüber hinaus kann es sich bei der Drehmomentübertragungsvorrichtung um einen hydrodynamischen Drehmomentwandler handeln.
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Die Erfindung wird beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung, die als nicht einschränkendes Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen angegeben ist, besser verstanden und weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung klarer. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung, die in Form eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers vorliegt,
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2 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung im Längsschnitt,
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3 eine Vorderansicht eines Teils der Drehmomentübertragungsvorrichtung aus 2,
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4 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Drehmomentübertragungsvorrichtung,
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5 eine perspektivische Ansicht der ringförmigen Abdeckung,
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6 eine perspektivische Ansicht des Phasenorgans,
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7 eine perspektivische Ansicht, die eine der Führungsscheiben veranschaulicht,
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8 bis 12 Vorderansichten eines Teils der Drehmomentübertragungsvorrichtung in mehreren Winkelstellungen der verschiedenen beweglichen Elemente.
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Ein erfindungsgemäßer hydrodynamischer Drehmomentwandler ist schematisch und teilweise in 1 dargestellt. Dieser Wandler ermöglicht die Übertragung eines Drehmoments von einer Ausgangswelle eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors, wie etwa einer Kurbelwelle 1, zu einer Eingangswelle 2 eines Getriebes.
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Der Drehmomentwandler weist herkömmlich ein Pumpenschaufelrad 3 auf, das ein Turbinenschaufelrad 4 über einen Reaktor 5 hydrokinetisch antreiben kann.
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Das Pumpenrad 3 ist an die Kurbelwelle 1 gekoppelt, und das Turbinenrad 4 ist an eine Turbinennabe 6 gekoppelt, die selbst an zwei Führungsscheiben 7 gekoppelt ist, die nachfolgend als hintere Führungsscheibe 7a bzw. als vordere Führungsscheibe 7b bezeichnet werden.
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Die vordere Führungsscheibe 7b und die Turbinennabe 6 sind drehbar um eine gerillte mittlere Nabe 8 angebracht, die an die Eingangswelle 2 des Getriebes gekoppelt werden soll.
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Die vordere Führungsscheibe 7b ist um die Turbinennabe 6 angebracht und an dieser befestigt. Die beiden Führungsscheiben 7a, 7b erstrecken sich radial, wobei zwischen ihnen ein Innenraum 9 begrenzt ist, der die elastischen Organe 10a, 10b aufnimmt, bei denen es sich beispielsweise um Schraubendruckfedern handelt.
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Die hintere Führungsscheibe 7b weist an ihrem radial äußeren Umfang einen zylindrischen Rand 11 auf, der sich in Richtung der vorderen Führungsscheibe 7a erstreckt und an dieser befestigt ist.
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Das freie Ende des zylindrischen Rands 11 weist Zungen 12 auf, die sich axial erstrecken, bevor die beiden Führungsscheiben 7a, 7b aneinander befestigt werden. Diese Zungen 12 werden bei einem Nietvorgang auf den Außenumfang der vorderen Führungsscheibe 7a zurückgeklappt und können daran geschweißt werden, so dass die Befestigung der beiden Führungsscheiben 7a, 7b gewährleistet ist.
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Die Führungsscheiben 7a, 7b weisen herkömmlich Fenster 13 auf, die gegenüber den elastischen Organen 10a, 10b ausgebildet sind.
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Wie in 7 veranschaulicht, umfasst jede Führungsscheibe 7a, 7b drei Bereiche 14, die in den Innenraum 9 hervorstehen und durch Tiefziehen gebildet werden. Jeder Bereich 14 weist zwei gegenüberliegende radiale Flächen 14a, 14b auf, die für die Anlage der elastischen Organe 10a, 10b vorgesehen sind.
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Eine der Führungsscheiben 7a, 7b, hier die hintere Führungsscheibe 7b, weist ferner drei kreisbogenförmige Öffnungen oder längliche Aufnahmen 15 auf, die sich beispielsweise über einen Winkel von 20° bis 40° erstrecken. Die Öffnungen 15 liegen radial außerhalb der tiefgezogenen Bereiche 14 und der Fenster 13 und radial innerhalb des zylindrischen Rands 11. Jede Öffnung weist zwei Enden auf, die mit 15a bzw. 15b bezeichnet sind.
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Eine gerillte Nabe 16 (2) ist auch an der hinteren Fläche der hinteren Führungsscheibe 7b befestigt. Diese gerillte Nabe 16 weist einen radialen Abschnitt 17 auf, der an der hinteren Fläche der hinteren Führungsscheibe 7b befestigt ist, sowie einen gerillten zylindrischen Rand 18, der sich ausgehend von dem radial äußeren Umfang des radialen Abschnitts 17 nach hinten erstreckt.
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Eine Kupplung 19 (1) ermöglicht in einer vorbestimmten Betriebsphase die Übertragung eines Drehmoments von der Kurbelwelle 1 zu den Führungsscheiben 7, ohne dass das Pumpenrad 3 und das Turbinenrad 4 zum Einsatz kommen. Diese Kupplung 19 weist ein an die Kurbelwelle 1 gekoppeltes Eingangselement 20 und ein Ausgangselement mit der gerillten Nabe 16 auf.
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Eine sich radial erstreckende ringförmige Abdeckung 21 ist in dem Innenraum 9 angebracht und an der mittleren Nabe 8 befestigt.
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Wie in 5 besser zu sehen ist, weist die ringförmige Abdeckung 21 einen radial inneren Ringabschnitt 22 auf, ausgehend von dem sich zum Beispiel drei Laschen 23 radial nach außen erstrecken. Jede Lasche 23 weist zwei entgegengesetzte Flächen 23a, 23b auf, die der Anlage der elastischen Organe 10a, 10b dienen und zueinander sowie zur radialen Richtung geneigt sind. Zwei Anschlagklötze 24a, 24b erstrecken sich umfangsmäßig auf der einen und auf der anderen Seite jeder Lasche 23 auf Höhe ihres Außenumfangs.
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Die elastischen Organe 10a, 10b sind umfangsmäßig zwischen der ringförmigen Abdeckung und den Führungsscheiben 7a, 7b angebracht.
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Die elastischen Organe 10a, 10b sind insbesondere paarweise angeordnet. Die elastischen Organe (1) eines Paares sind über ein gemeinsames Phasenorgan 25 in Reihe angeordnet, so dass sich die elastischen Organe 10a, 10b phasengleich miteinander verformen. Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform weist der Drehmomentwandler drei Paare elastischer Organe 10a, 10b auf.
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Somit ist für jedes Paar elastischer Organe 10a, 10b je nach Drehrichtung der Führungsscheiben 7a, 7b in Bezug auf die ringförmige Abdeckung 21 eines der elastischen Organe (z.B. 10a) dazu vorgesehen, einerseits an einer der Flächen 14a, 14b des entsprechenden vorstehenden Bereichs 14 der Führungsscheiben 7a, 7b und andererseits am Phasenorgan 25 in Anlage zu gelangen. Das andere elastische Organ (z.B. 10b) ist dann dazu vorgesehen, einerseits am Phasenorgan 25 und andererseits an einer der Flächen 23a, 23b der entsprechenden Lasche 23 der ringförmigen Abdeckung 21 in Anlage zu gelangen.
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3 zeigt den Fall, bei dem die Federn 10a durch die relative Drehung des Phasenorgans 25 und der ringförmigen Abdeckung 21 komprimiert werden. In der Ruhestellung haben die elastischen Organe 10a und 10b im Wesentlichen die gleiche Länge.
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Wie in 6 besser zu sehen ist, weist das Phasenorgan 25 einen radial äußeren Ringabschnitt 26 auf, ausgehend von dem sich Laschen 27 radial nach innen erstrecken. Jede Lasche 27 weist zwei entgegengesetzte Fläche 27a, 27b auf, die der Anlage der elastischen Organe 10a, 10b dienen und zueinander sowie zur radialen Richtung geneigt sind. Der äußere Ringabschnitt 26 weist sehr breite Bereiche 28 auf, d.h. Bereiche mit einer großen radialen Abmessung, die umfangsmäßig auf der einen und auf der anderen Seite der Laschen 27 liegen. Diese Bereiche 28 dienen insbesondere im Betrieb, wenn die elastischen Organe 10a, 10b der Fliehkraft ausgesetzt sind, der radialen Anlage der Endwindungen der elastischen Organe 10a, 10b. Es wird somit gewährleistet, dass im Betrieb die anderen Windungen nicht an dem radial äußeren Ringabschnitt 26 der ringförmigen Abdeckung 25 in Anlage gelangen und an dieser reiben.
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Die Umfangsenden der Bereiche 28 bilden Absätze oder radiale Anschlagflächen mit den Bezugszeichen 29a und 29b.
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Darüber hinaus erstrecken sich zylindrische Klötze 30 axial gegenüber jeder Lasche 27 und auf Höhe des radial äußeren Ringabschnitts 26.
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Im Betrieb können die Anschlagklötze 24a, 24b der Laschen 23 der ringförmigen Abdeckung 21 an den Anschlagflächen 29a bzw. 29b der Absätze 28 des Phasenorgans 25 in Anlage gelangen. Im Betrieb sind außerdem die zylindrischen Klötze 30 des Phasenorgans 25 dazu vorgesehen, an den Enden 15a, 15b der Aufnahmen 15 der Führungsscheibe 7b in Anlage zu gelangen.
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Darüber hinaus kann das Phasenorgan 25 an Pendeldämpfungsmittel 31 gekoppelt sein, die das Filtern der Vibrationen und der Drehungsungleichförmigkeiten verbessern sollen, wie in den 2 und 4 gezeigt ist. Die Pendeldämpfungsmittel 31 weisen Pendelmassen 32 auf, die beweglich an einem an das Phasenorgan 25 drehbar gekoppelten Halter 33 angebracht sind.
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Die Klötze 24a, 24b, die Anschlagflächen 29a, 29b, die zylindrischen Klötze 30 und die Enden 15a, 15b der Aufnahmen sind so positioniert und bemessen, dass die Komprimierung der elastischen Organe 10a, 10b begrenzt wird und verhindert wird, wenn es sich um Schraubenfedern handelt, dass unabhängig von dem Betriebsmodus des Drehmomentwandlers die Windungen der Federn bei ihrer Komprimierung aneinander anliegen.
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8 zeigt den erfindungsgemäßen Drehmomentwandler in einer Stellung, in der die Klötze 24a, 24b von den Anschlagflächen 29a, 29b beabstandet sind und in der die Klötze 30 von den Enden 15a, 15b beabstandet sind.
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In einem ersten Betriebsfall, der in 9 gezeigt ist, schwenkt das Phasenorgan 25 ausgehend von der in 8 gezeigten Stellung in Bezug auf die Führungsscheiben 7a, 7b in eine als rückwärts gerichtete Richtung bezeichnete Drehrichtung (in den Figuren mit dem Pfeil R bezeichnet). Der Ausschlag des Phasenorgans 25 kann dann durch Anschlagklötze 30 an den Enden 15b der Aufnahmen 15 der Führungsscheibe 7b begrenzt werden.
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In einem zweiten Betriebsfall, der in 10 gezeigt ist, können das Phasenorgan 25 und die ringförmige Abdeckung 21 bis in eine Endstellung zueinander schwenken, in der die Klötze 24a der ringförmigen Abdeckung 21 und die Anschlagflächen 29a des Phasenorgans 25 aneinander in Anlage gelangen. Wie zuvor angegeben, sind diese Klötze 24a und diese Anschlagflächen 29a so positioniert und bemessen, dass die Komprimierung der elastischen Organe 10a, 10b begrenzt wird. Bei dem in 10 gezeigten Fall können die Klötze 30 auch an den Enden 15b der Aufnahme 15 in Anlage gelangen.
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11 zeigt einen dritten Betriebsfall, bei dem das Phasenorgan 30 ausgehend von seiner in 8 gezeigten Stellung in direkter Richtung (Pfeil D) in Bezug auf die Führungsscheiben 7a, 7b eine Schwenkbewegung ausgeführt hat, wobei diese Schwenkbewegung durch Anschlagklötze 30 an den Enden 15a der Aufnahmen 15 der Führungsscheibe 7b begrenzt wird.
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Schließlich zeigt 12 einen vierten Betriebsfall, bei dem das Phasenorgan 25 und die ringförmige Abdeckung 21 zueinander schwenken können bis in eine Endstellung, in der die Klötze 24b der ringförmigen Abdeckung 21 und die Anschlagflächen 29b des Phasenorgans 25 aneinander in Anschlag gelangen. Bei dem in 12 gezeigten Fall können auch die Klötze 30 an den Enden 15a der Aufnahme 15 in Anschlag gelangen. Das Drehmoment verläuft dann von der ringförmigen Abdeckung 21 zu den Führungsscheiben 7a, 7b und umgekehrt und verläuft dabei über die Klötze 24b durch das Phasenorgan 25, die Anschlagflächen 29b, die Klötze 30 und die Enden 15a der Aufnahmen 15.
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Die Erfindung schlägt somit eine Drehmomentübertragungsvorrichtung vor, die beispielsweise in Form eines Drehmomentwandlers oder eines Doppeldämpfungsschwungrads vorliegt, der bzw. das die Drehung der Führungsscheiben 7a, 7b in Bezug auf das Phasenorgan 25, die Drehung der ringförmigen Abdeckung 21 in Bezug auf das Phasenorgan 25 und indirekt die Drehung der Führungsscheiben 7a, 7b in Bezug auf die ringförmige Abdeckung 21 begrenzen können.
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Je nach Stellung der unterschiedlichen Anschläge ist es möglich, den Winkelausschlag jedes dieser Elemente zu kontrollieren, so dass insbesondere die Komprimierung der elastischen Organe 10a, 10b beschränkt und deren Beschädigung verhindert wird, wobei die elastischen Organe einerseits zwischen den Führungsscheiben 7a, 7b und dem Phasenorgan 25 und andererseits zwischen dem Phasenorgan 25 und der ringförmigen Abdeckung 21 angebracht sind.
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Darüber hinaus ermöglicht im Vergleich zum Stand der Technik die Erfindung auch eine Erhöhung des Montageradius der elastischen Organe, was zu einer Verbesserung der Qualität der durchgeführten Filtration führt.
