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Die
Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Durch
die
DE 42 01 370 C1 ist
ein Torsionsschwingungsdämpfer
mit einem antriebsseitigen Übertragungselement
und einem gleichachsig hierzu drehauslenkbaren antriebsseitigen Übertragungselement
bekannt, wobei das letztgenannte mit dem antriebsseitigen Übertragungselement über eine
mit Energiespeichern in Form von Federn versehene Dämpfungseinrichtung
verbunden ist. Die Federn sind durch an jedem der Übertragungselemente
vorgesehene Ansteuerelemente beaufschlagbar.
1 zeigt an jedem der Übertragungselemente jeweils
ein sich nach radial außen
erstreckendes Ansteuerelement, das beidseitig über als Schiebeelemente wirksame
Federtöpfe
auf jeweils einen Energiespeicher einwirkt, der seinerseits wiederum über ebenfalls
als Schiebeelemente dienende Gleitschuhe mit anderen Energiespeichern
verbunden ist.
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Die
Schiebeelemente sind bei einer Verformung der Energiespeicher unter
Veränderung
ihres Abstandes zueinander aus einer Ausgangsstellung herausbewegbar
und bei Fliehkraftbelastung des zugeordneten Energiespeichers gemeinsam
mit einem eine Ausnehmung der Schiebeelemente in Umfangsrichtung
durchdringenden, als Radialabstützung
für die
Energiespeicher dienenden Stützring,
gegenüber dem
die Schiebeelemente in Umfangsrichtung relativ bewegbar aufgenommen
sind, als radiale Auslenkbegrenzung für den Energiespeicher wirksam.
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Bei
Torsionsschwingungsdämpfern
mit einer derartigen Dämpfungseinrichtung
ist aus folgendem Grund eine Radialabstützung vorteilhaft: Üblicherweise
werden die einzelnen Energiespeicher so abgestimmt, daß die Torsionsspannung
in deren Federwindungen möglichst
dicht an eine vorbestimmte Belastungsgrenze herangeht. Die unter
Fliehkraft auftretende Radialverformung der Federn ist im entspannten
Zustand am größten, die
Torsionsspannung in den Federn aber am geringsten. Bei maximaler
Stauchung der Federn ist dies umgekehrt. Dazwischen stellt sich
ein Mischzustand ein, bei welchem ein aus Radialverformung und Torsionsspannung
resultierendes Spannungsniveau auftreten kann, das höher als
das jeweils maximale Einzelspannungsniveau ist. Frühzeitige
Probleme an den Federn sind die Folge, insbesondere, wenn dieses
hohe Spannungsniveau bevorzugt im dauerfestigkeitsrelevanten, also
dem überwiegend
genutzten Drehzahlbereich auftritt und/oder bei großer, durch
die Schiebeelemente nicht abgestützter
Federlänge.
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Diese
Problematik wird bei dem bekannten Torsionsschwingungsdämpfer durch
die Stützringe zwar
reduziert, jedoch ist deren Anordnung in jeweils einer die Schiebeelemente
im Wesentlichen radial mittig durchdringenden Ausnehmung problematisch, da
eine Ausbildung der Stützringe
mit großem
Querschnitt eine erhebliche Querschnittsschwächung der Schiebeelemente zur
Folge hat, und dennoch umfangsseitig zwischen je zwei Schiebeelementen
den Windungen des jeweiligen Energiespeichers ein relativ großer radialer
Bewegungsbereich für
eine fliehkraftbedingte Durchbiegung gewährt wird. Werden die Stützringe
dagegen weniger massiv ausgebildet, reduziert sich zwar das Problem
der Querschnittsschwächung
an den Schiebeelementen, jedoch ist der fliehkraftbedingte Durchbiegungsweg
des jeweiligen Energiespeichers umfangsseitig zwischen je zwei Schiebeelementen
nochmals vergrößert.
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Ein
weiterer Torsionsschwingungsdämpfer mit
einer Dämpfungseinrichtung
ist aus der
DE 41 28 868
A1 bekannt. Bei diesem Torsionsschwingungsdämpfer wird
auf eine umfangsmäßig durchgängige Radialabstützung für die Energiespeicher
verzichtet und statt dessen an jedem Schiebeelement an zumindest
einer Umfangsseite ein in Umfangsrichtung vorspringender Steg vorgesehen,
der bei Fliehkraftbelastung des zugeordneten Energiespeichers als radiale
Auslenkbegrenzung für
diesen wirksam ist.
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Das
Problem bei Schiebeelementen mit derartigen Stegen als radiale Auslenkbegrenzungen
für Energiespeicher
liegt darin, daß,
sobald einer derselben bei Einleitung einer Relativbewegung zwischen den Übertragungselementen
verformt wird, er aus seiner in 1 der
OS gezeichneten Lage relativ zu den Schiebeelementen ausweicht und
mit seinen innerhalb des jeweiligen Stegs liegenden Erstreckungsbereichen,
die jeweils letzten Windungen betreffend, an diesem Steg in Anlage
kommt. Der zwischen jeweils zwei dieser Stege verbleibende Windungsbereich
des Energiespeichers erfährt
dagegen die zuvor erläuterte
fliehkraftbedingte Durchbiegung nach radial außen. Bei zunehmender Stauchung
des Energiespeichers kommt die in Druckrichtung dem freien Ende
des zugeordneten Stegs benachbarte Windung an diesem Steg in Anlage,
so daß die
die Verformung des Energiespeichers bewirkende, eingeleitete Kraft
von der durch den Steg an einer weiteren Bewegung gehemmten Windung
nicht weiter auf die radial innerhalb des Stegs verbleibenden Windungen
geleitet werden kann. Dadurch verkürzt sich um den Anteil der
letztgenannten Windungen der Verformungsweg des Energiespeichers.
Die Folge hiervon ist, daß sich
die Windungen jenseits dieser am Steg festhängenden Windung stärker aneinander annähern können, als
durch die Bemessung der Stege in Umfangsrichtung vorgegeben ist.
Dadurch werden diese Windungen einer Belastung ausgesetzt, die jenseits
des vorbestimmten Grenzwertes liegt und, insbesondere wenn die Windungen
sogar miteinander auf Block gehen, zu einem Bruch des Energiespeichers
führt.
Dieses Problem wird nochmals verstärkt, wenn gemäß 2 radial innerhalb des Energiespeichers
ein weiterer Energiespeicher angeordnet ist, der sich unter Fliehkrafteinfluß an dem äußeren Energiespeicher
radial abstützt
und damit die fliehkraftrelevante Energiespeicher-Gesamtmasse erhöht.
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Prinzipiell
liegt für
den radial innen liegenden Energiespeicher die gleiche Problematik
vor, indem dessen Windungen unter hoher Flächenpressung gegen den Innendurchmesser
des radial äußeren Energiespeichers
gepreßt
werden. Durch das geringere Gewicht des radial inneren Energiespeichers
reduziert sich aber die fliehkraftbedingte Durchbiegung. Außerdem sind
beide Energiespeicher zumeist in einem mit viskosem Medium zumindest
teilweise befüllten
Fettraum angeordnet, so daß sich
bei Stahl/Stahl-Kontakt der Energiespeicher untereinander ein relativ
kleiner Reibwert einstellt. Anders ist die Situation im Fall des äußeren Energiespeichers, wenn
die Schiebeelemente, mit welchen er jeweils Reibkontakt hat, aus
Kunststoff bestehen, der aus Festigkeitsgründen Glas- oder Kohlefasern
enthält, die
durch Verschleiß an
die Oberfläche
gelangen. Erhöhte
Brems- bzw. Blockierwirkung ist die Folge.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radialabstützung, gebildet
durch Schiebeelemente und durch einen Stützring, so auszubilden, dass
ein Bruch von Energiespeichern einer Dämpfungseinrichtung zuverlässig verhinderbar
ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
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Anspruchsgemäß ist die
Radialabstützung vorteilhafterweise
durch einen Schiebeelemente miteinander verbindenden Stützring gebildet.
Dieser erstreckt sich im Umfangsbereich der Schiebeelemente. Eine
besonders preiswerte und leichte Ausführungsform eines solchen Stützringes
liegt vor, wenn dieser als Drahtring mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet
ist, wobei in den Schiebeelementen entsprechende Durchgangsöffnungen
für den
jeweiligen Drahtring vorgesehen sind. Es sind unterschiedliche Positionen
für diese
Durchgangsöffnungen
denkbar, wobei es besonders vorteilhaft ist, mit zwei Drahtringen
die Schiebeelemente im radialen Erstreckungsbereich der Stege zu
durchdringen.
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Der
Stützring
kann wahlweise an Teilen des antriebsseitigen Übertragungselementes oder des abtriebsseitigen Übertragungselementes,
wie beispielsweise an deren Ansteuerelementen, vorgesehen sein.
Bei Anbindung am antriebsseitigen Übertragungselement kann aber
ebenso an dessen radial äußerer Ringwand,
die als Führungsbahn
für die Schiebeelemente
wirksam ist, durch Materialverdrängung
eine Radialeindrückung
von außen
her vorgenommen werden, wodurch sich an der Innenseite ein gegenüber der
Ringwand überstehender, ringförmiger Vorsprung
ausbildet. Dieser hat vorzugsweise einen keilförmigen Querschnitt, weil eine derartige
Querschnittsform bei Herstellung mit einer Durchdrückung von
radial außen
her mit geringstem Kraftaufwand realisierbar ist. In den Schiebeelementen
ist eine hinsichtlich ihres Querschnitts entsprechend ausgebildete
Ausnehmung vorgesehen, so daß der
Stützring
die Schiebeelemente auch in Achsrichtung fixiert. Da der Stützring bei
einstückiger
Ausbildung zum antriebsseitigen Übertragungselement drehfest
mit demselben ist , die den Stützring
aufnehmende Ringwand, wie zuvor bereits erwähnt, aber als Führungsbahn
für die
Schiebeelemente dient, ist die geforderte Relativbewegbarkeit zwischen
Stützring
und Schiebeelementen in Umfangsrichtung erforderlich.
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Der
Stützring
ist ebenso am antriebsseitigen Übertragungselement,
so beispielsweise an dessen Nabenscheibe, befestigbar. Auch dadurch
ist die Relativbewegbarkeit gegenüber den Schiebeelementen gewährleistet,
wobei in diesem Fall beliebige Querschnittsformen für den Stützring denkbar
sind. Von Vorteil ist hierbei ein rechteckiger Querschnitt, der
in eine entsprechend geformte Ausnehmung der Schiebeelemente eingreift.
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen im einzelnen:
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1 einen Schnitt durch einen
radial hälftigen
Torsionsschwingungsdämpfer
mit einem an der Nabenscheibe befestigten Stützring, der in eine Ausnehmung
von Schiebeelementen eingreift;
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1a eine vergrößerte Herauszeichnung des
eingekreisten Bereichs Z in 1;
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2 eine Abbildung des Torsionsschwingungsdämpfers gemäß einem
Schnitt II-II in 1a;
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3 eine Herauszeichnung eines
Teiles des Torsionsschwingungsdämpfers
gemäß der Blickrichtung
III in 2;
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4 wie 1a, aber mit einem an einer radial äußeren Ringwand
angeformten Stützring;
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5 wie 1a, aber mit Drahtringen als Stützringe,
welche die Schiebeelemente im radialen Erstreckungsbereich von in
Umfangsrichtung vorspringenden Stegen durchdringen;
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6 eine Darstellung gemäß der Schnittlinie
VI-VI in 5;
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7 einen Ausschnitt des Torsionsschwingungsdämpfers gemäß der Blickrichtung
VII in 6.
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In 1 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer dargestellt,
der an einem Antrieb 1, wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine
mit einer Kurbelwelle 3, aufgenommen ist. Hierzu weist
die Kurbelwelle 3 an ihrem freien Ende einen Flansch 4 auf,
der mit Gewindebohrungen 5 ausgebildet ist, die zur Aufnahme
von Befestigungsmitteln 7 in Form von Schrauben 9 vorgesehen
sind, deren Schaft 11 jeweils in eine der Gewindebohrungen 5 einführbar ist.
Der Schaft 11 jeder Schraube 9 durchgreift weiterhin Durchgänge 13 eines
sich im wesentlichen nach radial außen erstreckenden Primärflansches 15,
der Teil einer antriebsseitigen Schwungmasse 16 ist, sowie
eine Anlagescheibe 17, die axial zwischen dem Kopf der
Schraube 9 und dem Primärflansch 15 eingespannt
ist. Der Primärflansch 15 weist
radial innen eine Primärnabe 19 auf,
die sich in einer von der Kurbelwelle 3 abgewandten Richtung
erstreckt. Im radial mittleren Bereich ist der Primärflansch 15 mit
einer Lagerausdrückung 20 versehen,
die über
ein Lager 21 ein Planetenrad 23 eines Planetengetriebes 25 drehbar
aufnimmt. Im radial äußeren Bereich
geht der Primärflansch 15 in
eine sich im wesentlichen axial erstreckende Ringwand 27 über, die
radial außen einen
Zahnkranz 29 trägt,
der mit einem nicht gezeigten Anlasserritzel in Drehverbindung bringbar
ist. Diese Ringwand 27 dient zur Aufnahme einer nach radial
innen laufenden Dichtungswand 33, die zusammen mit der
Ringwand 27 und dem Primärflansch 15 eine Fettkammer 35 umschließt, die
zumindest teilweise mit viskosem Medium befüllt und Teil des bislang beschriebenen
antriebsseitigen Übertragungselementes 36 ist.
Zur Abdichtung dieser Fettkammer ist an der Dichtungswand 33 eine Axialeindrückung 37 vorgesehen,
die bis auf Spaltbreite an den zugeordneten Bereich einer Nabenscheibe 39 herangeführt ist,
die im radial inneren Bereich eine auf die Kurbelwelle 3 zu
gerichtete Sekundärnabe 41 aufweist.
Radial zwischen der bereits erwähnten
Primärnabe 19 des
Primärflansches 15 und der
Sekundärnabe 41 der
Nabenscheibe 39 ist eine Radiallagerung 43 vorgesehen,
die im vorliegenden Fall als Gleitlagerung ausgebildet ist. Radial
außerhalb
der Sekundärnabe 41 ist
die Nabenscheibe 39 mit einer Durchgangsöffnung 44 zum
Durchstecken der Befestigungsmittel 7 ausgebildet. Außerdem wird der
Axialabstand der Nabenscheibe 39 gegenüber dem Primärflansch 15 über eine
Axiallagerung 31 eingestellt, die axial zwischen der Anlagescheibe 17 und
der Nabenscheibe 39 gehalten ist. Noch weiter radial außen ist
eine Vernietung 49 vorgesehen, durch welche eine Verbindung
zu einer abtriebsseitigen Schwungmasse 51 hergestellt wird,
die als abtriebsseitiges Übertragungselement 53 wirksam
ist und in an sich bekannter, somit nicht dargestellter Weise zur
Aufnahme einer konventionell ausgebildeten Reibungskupplung dient.
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Zurückkommend
auf die Nabenscheibe 39 weist diese radial außerhalb
der Vernietung 49 eine Innenverzahnung auf, mit welcher
sie in Verzahnungseingriff 47 mit der Verzahnung des zuvor
bereits erwähnten
Planetenrades 23 steht. Die Nabenscheibe 39 ist
demnach als Hohlrad 45 des Planetengetriebes 25 wirksam.
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Am
Umfangsbereich der Nabenscheibe 39 sind in 2 besonders gut erkennbare abtriebsseitige
Ansteuerelemente 55 einer Dämpfungseinrichtung 57 angeformt.
Die entsprechenden antriebsseitigen Ansteuerelemente 58 sind
wiederum in 1 erkennbar,
wobei ein solches Ansteuerelement am Primärflansch 15 und ein
weiteres an der Dichtungswand 33 befestigt ist und zwar
jeweils an der Fettkammerseite des entsprechenden Elementes.
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Nachfolgend
soll näher
auf die Dämpfungseinrichtung 57 eingegangen
werden, weshalb auf die 1, 1a, 2 und 3 in
ihrer Gesamtheit hingewiesen wird. Jede Dämpfungseinrichtung 57 weist
eine Mehrzahl von Energiespeichern 59 in Form von Federn
auf, die in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind. Ebenso
können.
jeweils mehrere Energiespeicher ineinander angeordnet sein, was
beispielsweise den 1 und 1a entnehmbar ist. In 2 blickend, stützt sich
an einem abtriebsseitigen Übertragungselement 55 ein
erstes Schiebeelement 61 in Form eines Federtopfes 63 ab,
das einen Radialvorsprung 62 aufweist, an welchem sich
ein Ende des zugeordneten Energiespeichers 59 abstützt.
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Das
entgegengesetzte Ende dieses Energiespeichers 59 liegt
an einem Radialvorsprung 62 eines weiteren Schiebeelementes 61 in
Form eines Gleitschuhes 65 an, wobei dieser Gleitschuh 65 an der
anderen Seite seines Radialvorsprungs 62 wiederum eine
Stützfläche zur
Anlagerung des in Umfangsrichtung nächsten Energiespeichers 59 aufweist.
Es sind eine Mehrzahl solcher Gleitschuhe 65, in Umfangsrichtung
gesehen, hintereinander angeordnet, bis sich als letztes Element
dieser Kette von Schiebeelementen 61 wieder ein Federtopf 63 anschließt, der,
keine Verformung der Energiespeicher 59 vorausgesetzt,
am benachbarten abtriebsseitigen Ansteuerelement 55 zur
Anlage kommt. Bei Einleitung einer Torsionsschwingung würden allerdings
die beiden Übertragungselemente 36 und 53 derart
relativ zueinander bewegt, daß sich
einer der beiden endseitigen Federtöpfe 63 an den antriebsseitigen Ansteuerelementen 58 und
der jeweils andere am abtriebsseitigen Ansteuerelement 55 abstützt. Dadurch
würden über die
Dämpfungseinrichtung 57 Torsionsschwingungen
von einem der Übertragungselemente
auf das jeweils andere geleitet.
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Zurückkommend
auf die Schiebeelemente 61, weisen diese jeweils an ihrer
einem Energiespeicher 59 zugewandten Seite jeweils einen
sich in Umfangsrichtung gegenüber
dem Radialvorsprung 62 erstreckenden Steg 64 auf.
Anwendungsbedingt hat somit jeder Federtopf 63 einen Steg 64,
während
jedem Gleitschuh 65 zwei Stege 64 zukommen, die sich,
ausgehend vom jeweiligen Radialvorsprung 62, in zueinander
entgegengesetzten Richtungen des Umfangs erstrecken. Die freien
Enden dieser Stege 64 dienen, entsprechende Stauchung der
Energiespeicher 59 vorausgesetzt, als Anschläge zur Begrenzung
der Einfederweite der Energiespeicher.
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Die
Schiebeelemente 61 stützen
sich im radial äußeren Bereich
an einer radialen Innenseite 66 der Ringwand 27 ab.
In sofern wirkt diese radiale Innenseite 66 als Führungsbahn 67 für die Schiebeelemente 61.
Die letztgenannten sind gemäß den
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1, 1a und 3 jeweils
mit einer Ausnehmung 68 in Form einer nutförmigen Radialvertiefung 69 im
jeweiligen Schiebeelement 61 ausgebildet, wobei diese Ausnehmung 68 über die
gesamte Umfangslänge
des jeweiligen Schiebeelementes 61 durchgängig ist.
In die Radialvertiefung 69 ist ein Stützring 73 eingesetzt,
der an den abtriebsseitigen Ansteuerelementen 55 der benachbarten
Nabenscheibe 39 befestigt ist, beispielsweise durch Vernietung.
In 2 ist dieser Stützring 73 beim
oberen abtriebsseitigen Ansteuerelement 55 in Blickrichtung vor
demselben liegend eingezeichnet, während er im Bereich des unteren
abtriebsseitigen Ansteuerelementes 55 zur konstruktiven
Darstellung desselben geschnitten ist. Dieser Stützring 73 hat vorzugsweise einen
rechteckigen Querschnitt und bewirkt, aufgrund seines Eingriffs
in die mit gleichen Querschnitten ausgebildeten Radialvertiefungen 69 der
Schiebeelemente 61 auch eine Axialsicherung der letztgenannten.
Der Stützring 73,
der als ringförmiger
Vorsprung 74 gegenüber
der radialen Innenseite 66 der Ringwand 27 und
damit gegenüber
der Führungsbahn 67 der
Schiebeelemente 61 ausgebildet ist, greift hierbei derart
in die Ausnehmung 68 der Schiebeelemente 61 ein,
daß eine
Relativbewegbarkeit der letztgenannten gegenüber dem Stützring 73 gewährleistet
ist. Wie insbesondere aus den 2 und 3 entnehmbar ist, übergreift
der Stützring 73 in
Umfangsrichtung die entsprechenden Stege 64 der Schiebeelemente 61 und
dient damit als radiale Auslenkbegrenzung für die Energiespeicher 59.
Der Stützring 73 ist
demnach als Radialabstützung 71 für die Energiespeicher 59 wirksam.
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Während der
Stützring 73 gemäß den bislang
beschriebenen Figuren am abtriebsseitigen Steuerelemente 55 der
Nabenscheibe 39 und damit am abtriebsseitigen Übertragungselement 53 befestigt
ist, ist er gemäß 4 am antriebsseitigen Übertragungselement 36 vorgesehen,
und zwar an der Ringwand 27, wobei an dieser von radial
außen
her mittels Materialverdrängung
eine Radialeindrückung 75 vorgenommen
worden ist, wodurch nach radial innen ein im Querschnitt keilförmiger Stützring 73 entsteht,
der sich in Umfangsrichtung umlaufend erstreckt und, ebenso wie
bei der zuvor geschilderten Ausführung,
in Ausnehmungen 68 in Form je einer Radialvertiefung 69 der
Schiebeelemente 61 eingreift.
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Bei
der Ausführung
der Dämpfungseinrichtung 57 nach 5 bis 7 sind im radialen Erstreckungsbereich
der Stege 64 der Schiebeelemente 61 jeweils zwei
Durchgangsöffnungen 77 vorgesehen,
in welchen jeweils ein Stützring 73 geführt ist.
Die Durchgangsöffnungen 77 sind
ebenso wie die Stützringe 73 jeweils
von kreisförmigem
Querschnitt, so daß ohne
weiteres Drahtringe 79 als Stützringe 73 verwendbar
sind. Auch hierdurch wird die fliehkraftbedingte Radialverformung
der Energiespeicher 59 begrenzt, so daß auch die Drahtringe 79 als
Radialabstützung 71 wirksam
sind.
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Ergänzend sei
anzumerken, daß ein
solcher Drahtring 79 gemäß der Darstellung in den 5 bis 7 jeweils seitlich der Nabenscheibe 39 und
damit der abtriebsseitigen Ansteuerelemente 55 vorbeigeführt werden
kann, ebenso aber auch die abtriebsseitigen Ansteuerelemente 55 durchdringen
kann.