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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungstilger zum Dämpfen von Schwingungen einer Wellenanordnung, insbesondere eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, mit wenigstens einer Schwungmasse, wenigstens einer koaxial zu der wenigstens einen Schwungmasse angeordneten Tilgernabe, wobei die wenigstens eine Schwungmasse die wenigstens eine Tilgernabe zumindest abschnittsweise aufnimmt, und wobei die wenigstens eine Tilgernabe mit wenigstens einer Aufnahme zum Aufnehmen wenigstens eines Vorsprungs eines Flansches ausgebildet ist, und wenigstens einem Federelement, das den wenigstens einen Schwungring mit der wenigstens einen Tilgernabe verbindet.
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Derartige Torsionsschwingungstilger sind aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 006 363 A1 beschrieben. Dieses Dokument offenbart einen Gelenkwellentilger zur Anordnung an einer Kardanwelle eines Antriebstrangs mit einem Schwungring und einer Tilgernabe. Die Tilgernabe ist mittels eines Elastomers mit dem Schwungring verbunden. Der Schwungring nimmt die Tilgernabe auf und umgibt diese. Der Schwungring und die Tilgernabe sind konzentrisch zu einer Rotationsachse des Gelenkwellentilgers angeordnet. Die Tilgernabe weist eine Aufnahme für einen Vorsprung eines Flansches auf. Der Vorsprung erstreckt sich in Richtung der Rotationsachse des Gelenkwellentilgers und ist konzentrisch zu dieser angeordnet.
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Der Schwungring eines derartigen Gelenkwellentilgers kann bei einer Schwingungsanregung in Richtung der Rotationsachse des Tilgers in eine Taumelbewegung geraten. Insbesondere bei hohen Drehzahlen kann eine derartige Taumelbewegung auftreten. Diese Taumelbewegung des Schwungrings des Tilgers kann zu einer Unwucht in der Kardanwelle des Kraftfahrzeugs führen, die zu unerwünschten Schwingungen in dem Antriebsstrang führt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Torsionsschwingungstilger der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, mit dem derartige Taumelbewegungen der Tilgermasse bzw. Unwuchten im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs vermieden werden können.
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Diese Aufgabe wird mit einem Torsionsschwingungstilger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Gemäß der Erfindung ist wenigstens ein Stützelement vorgesehen. Über das wenigstens eine Stützelement stützt sich die wenigstens eine Schwungmasse an der wenigstens einen Tilgernabe in radialer Richtung ab. Durch die von dem wenigstens einen Stützelement bereitgestellte radiale Abstützung wird verhindert, dass Taumelbewegungen bei hohen Drehzahlen oder einer axialen Schwingungsanregung in Richtung der Rotationsachse des Torsionsschwingungstilgers entstehen. Mit dem wenigstens einen Stützelement können somit auch die voranstehend beschriebenen Unwuchten in der Kardanwelle eines Kraftfahrzeugs verhindert werden.
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Das wenigstens eine Stützelement kann derart ausgebildet sein, dass es die Auslenkbarkeit der wenigstens einen Schwungmasse in radialer Richtung relativ zu der Tilgernabe einschränkt oder sogar aufhebt.
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Der Torsionsschwingungstilger gemäß der Erfindung ist somit in radialer Richtung sehr steif. Da die wenigstens eine Schwungmasse aufgrund der durch das wenigstens eine Stützelement bereitgestellten radialen Abstützung erheblich weniger zu Taumelbewegungen neigt, kann der erfindungsgemäße Torsionsschwingungstilger seine Funktion, nämlich das Dämpfen von Torsionsschwingungen in einem vorbestimmten Frequenzbereich, zuverlässig erfüllen. Ferner wird durch das wenigstens eine Stützelement, das wenigstens eine Federelement weniger stark belastet, wodurch die Lebensdauer des Torsionsschwingungstilgers erhöht wird.
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Im Betrieb des Torsionsschwingungstilgers in einer Wellenanordnung wird die Tilgernabe drehangetrieben und es findet trägheitsbedingt eine Relativbewegung zwischen Tilgernabe und Schwungmasse statt. Diese trägheitsbedingte Relativbewegung ist für die Schwingungsdämpfung notwendig. Aufgrund des Trägheitsmoments der Schwungmasse wird die Schwungmasse unter Belastung des wenigstens einen Federelements zeitlich verzögert in Bewegung versetzt. Über diese zeitliche Verzögerung bzw. die Amplitude, mit der die Schwungmasse schwingt, kann der Torsionsschwingungstilger auf verschiedene zu dämpfende Torsionsschwingungen eingestellt werden. Mit anderen Worten kann über die Steifigkeit des wenigstens einen Federelements und das Trägheitsmoment der Schwungmasse die Eigenfrequenz des Torsionsschwingungstilgers wunschgemäß eingestellt werden. Die Eigenfrequenz des Torsionsschwingungstilgers wirkt den Torsionsschwingungen beispielsweise der Antriebswelle eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs entgegen. Das wenigstens eine Federelement kann aus einem Elastomer, einem thermoplastischen Elastomer oder einem Silikon hergestellt sein.
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Die wenigstens eine Schwungmasse kann erfindungsgemäß wenigstens eine Aufnahme aufweisen. In der wenigstens einen Aufnahme kann die wenigstens ein Tilgernabe zusammen mit dem wenigstens einen Federelement und dem wenigstens einen Stützelement aufgenommen sein. Die Aufnahme der wenigstens einen Schwungmasse kann beispielsweise rohrförmig oder zylinderförmig ausgebildet sein. Ferner kann die Aufnahme der Schwungmasse zur Verbindung der Schwungmasse mit der wenigstens einen Tilgernabe über das wenigstens eine Federelement dienen.
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Das wenigstens eine Stützelement kann erfindungsgemäß mit wenigstens einer Gleitfläche versehen sein. Auf dieser wenigstens einen Gleitfläche können bei Schwingungsanregung des Torsionsschwingungstilgers die wenigstens eine Schwungmasse oder die wenigstens eine Tilgernabe gleiten. Durch die wenigstens eine Gleitfläche an dem wenigstens einen Stützelement wird die Relativbewegung zwischen der wenigstens einen Schwungmasse und der wenigstens einen Tilgernabe geführt, die zum Dämpfen der Torsionsschwingungen notwendig ist. Im Rahmen dieser Relativbewegung gleitet die Schwungmasse an der wenigstens einen Gleitfläche des Stützelements ab, wobei die Torsionsschwingungen mit einer vorbestimmten Amplitude gedämpft werden. Der Betrag der Relativbewegung bzw. die Amplitude der zu dämpfenden Schwingungen wird durch das wenigstens eine Federelement bestimmt, das zur Verbindung der Schwungmasse mit der Tilgernabe dient.
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Das wenigstens eine Stützelement kann mit der wenigstens einen Tilgernabe verbunden sein. Alternativ kann das wenigstens eine Stützelement mit der wenigstens einen Schwungmasse verbunden sein. Die jeweils andere Komponente von Tilgernabe und Schwungmasse, die nicht mit dem Stützelement verbunden ist, kann eine Relativbewegung relativ zu dem wenigstens einen Stützelement ausführen, das mit der Tilgernabe oder der Schwungmasse verbunden ist.
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Das wenigstens eine Stützelement und wenigstens ein weiteres Stützelement können in Richtung der Drehachse des Torsionsschwingungstilgers zueinander versetzt zwischen der wenigstens einen Schwungmasse und der wenigstens einen Tilgernabe angeordnet sein. Bei einer derartigen Anordnung mehrerer Stützelemente kann zwischen den Stützelementen beispielsweise das wenigstens eine Federelement vorgesehen sein. In diesem Fall schließen sich die Stützelemente in axialer Richtung an das wenigstens eine Federelement an.
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Das wenigstens eine Stützelement und wenigstens ein weiteres Stützelement können in Umfangsrichtung um die Drehachse des Torsionsschwingungstilgers herum zueinander versetzt zwischen der wenigstens einen Schwungmasse und der wenigstens einen Tilgermasse angeordnet sein. In diesem Fall können die Stützelemente einen vorbestimmten Abschnitt eines Freiraums zwischen der wenigstens einen Schwungmasse und der wenigstens einen Tilgernabe einnehmen, wobei zwischen den Stützelementen dann Federelemente vorgesehen sein können. Es können ebenfalls mehr als zwei Stützelemente angeordnet werden, wobei je nach Anzahl der Stützelemente die Gestalt des wenigstens einen Federelements variieren kann.
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Das wenigstens eine Stützelement kann sich in Richtung der Drehachse des Torsionsschwingungstilgers über einen Verbindungsbereich zwischen der wenigstens einen Tilgermasse und der wenigstens einen Tilgernabe erstrecken.
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Das wenigstens eine Stützelement kann ringförmig oder ringsegmentförmig ausgebildet sein. Beispielsweise können ringsegmentförmige Stützelemente jeweils einen Winkel von 10 bis 60° um die Drehachse des Torsionsschwingungstilgers überspannen.
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Die Aufnahme der wenigstens einen Tilgernabe kann rohrförmig ausgebildet sein. Die wenigstens eine Tilgernabe kann ferner insgesamt rohrförmig ausgebildet sein.
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Die wenigstens eine Schwungmasse kann eine sich in radialer Richtung erstreckende Fläche aufweisen. In der sich in radialer Richtung erstreckenden Fläche können Öffnungen für den Durchgriff von Befestigungselementen, wie zum Beispiel Schrauben, ausgebildet sein. Die Befestigungselemente können dazu dienen, den Torsionsschwinungstilger mit einem Gelenkkörper und einem Flansch zu verbinden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zum Verbinden zweier Wellenabschnitte, insbesondere eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs. Die Anordnung umfasst einen Torsionsschwingungstilger der voranstehend beschriebenen Art, wenigstens einen Flansch, der einen zylindrischen Vorsprung aufweist, wobei der zylindrische Vorsprung in der Aufnahme der Tilgernabe des Torsionsschwingungstilgers aufgenommen ist, und wenigstens einen elastischen Gelenkkörper, der mit dem wenigstens einen Flansch verbunden ist.
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Der wenigstens eine elastische Gelenkkörper kann einen mittigen Durchgang aufweisen. In diesem mittigen Durchgang kann sich der Vorsprung des Flansches erstrecken.
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Der Vorsprung des Flansches kann über eine Presspassung mit der Aufnahme der Tilgernabe verbunden sein. Ferner kann in dem wenigstens einen Flansch eine Zentrierhülse aufgenommen werden.
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Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben.
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Es stellen dar:
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1 eine Draufsicht einer Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine Schnittansicht der Anordnung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung entlang der Schnittlinie II-II in 1;
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3 eine Draufsicht der Anordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
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4 eine Schnittansicht der Anordnung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung entlang der Schnittlinie IV-IV in 3.
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1 zeigt eine Draufsicht einer Anordnung 10 zur Drehmomentübertragung in einer Wellenanordnung zwischen zwei zu verbindenden Wellenabschnitten. Die Anordnung 10 umfasst einen Torsionsschwingungstilger 12, eine elastischen Gelenkkörper 14 und einen Flansch 16.
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Von dem Flansch 16 ist in 1 nur der zylindrische Vorsprung 18 mit der Öffnung 20 erkennbar. Die Öffnung 20 kann zur Aufnahme einer nicht gezeigten Zentrierhülse dienen.
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Der Torsionsschwingungstilger 12 umfasst die Schwungmasse 22 und die Tilgernabe 24. Die Schwungmasse 22 setzt sich aus einem Schwungring 26 und einem topfförmigen Verbindungselement 28 zusammen. Das topfförmige Verbindungselement 28 weist eine rohrförmige Aufnahme 30 auf, in der die Tilgernabe 24 sowie ein Stützelement 32 aufgenommen sind. Das Stützelement 32 ist ringförmig ausgebildet und erstreckt sich in dem Zwischenraum zwischen der Aufnahme 30 des topfförmigen Verbindungselements 28 der Schwungmasse 22 und der rohrförmigen Tilgernabe 24. Das Stützelement 32 kann mit der Tilgernabe 24 fest verbunden sein. Das Stützelement 32 weist eine Gleitfläche 34 an seiner Außenumfangsfläche auf, auf der die Aufnahme 30 der Schwungmasse 22 geführt gleiten kann.
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Die Tilgernabe 24 definiert eine Aufnahme für den zylindrischen Vorsprung 18 des Flansches 16. Die Tilgernabe 24 ist rohrförmig ausgebildet und kann den zylindrischen Vorsprung 18 des Flansches 16 in ihrer Aufnahmeöffnung A aufnehmen und mit diesem über eine Presspassung verbunden sein.
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Der elastische Gelenkkörper 14 weist einen elastischen Grundkörper 36 aus einem Elastomer, einem thermoplastischen Elastomer oder einem Silikon auf. In dem elastischen Grundkörper 36 sind Buchsen 38 sowie an den Buchsen 38 angeordnete Bundelemente 40 zumindest teilweise eingebettet. Der elastische Gelenkkörper 14 umfasst gemäß dieser Ausführungsform sechs Buchsen, die um einen vorbestimmten Winkel zueinander versetzt um die Drehachse M angeordnet sind. Die Bundelemente 40 dienen zur Sicherung von in 1 nicht gezeigten Fadenpaketen an den Buchsen 38.
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2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II in 1.
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In 2 sind der Torsionsschwingungstilger 12, der elastische Gelenkkörper 14 und der Flansch 16 der Drehmomentübertragungsanordnung 10 gezeigt. Der Flansch 16 weist mehrere Flanscharme auf, von denen in 2 der Flanscharm 42 erkennbar ist. Der Flanscharm 42 weist eine Ausnehmung 44 auf, in der gestuft ausgebildete Zwischenelemente 46 aufgenommen sind. Die gestuft ausgebildeten Zwischenelemente 46 nehmen einen Abschnitt der Buchsen 38 des elastischen Gelenkkörpers 14 auf, um den elastischen Gelenkkörper 14 mit dem Flansch 16 zu verbinden. Der Flanscharm 42 bzw. die gestuft ausgebildeten Zwischenelemente 46 erstrecken sich zur Verbindung mit der Buchse 38 durch eine Öffnung 48 in einem sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt 50 des topfförmigen Verbindungselements 38 der Schwungmasse 22. Das topfförmige Verbindungselement 28 weist ferner einen sich in Richtung der Achse M erstreckenden Abschnitt 52 auf, an dem der Schwungring 26 mit seiner Innenumfangsfläche anliegt. Der Schwungring 26 ist mit einer Nut 54 versehen. An dem sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt 52 des topfförmigen Verbindungselements 22 ist ein sich in radialer Richtung nach außen erstreckender Vorsprung 56 vorgesehen, der in der Nut 54 des Schwungrings 26 aufgenommen wird, um den Schwungring 26 an dem Verbindungselement 28, insbesondere in axialer Richtung, sichern zu können.
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Die Tilgernabe 24 ist gemäß dieser Ausführungsform rohrförmig ausgebildet und nimmt den zylindrischen Vorsprung 18 des Flansches 16 auf. Die Tilgernabe 24 kann beispielsweise über eine Presspassung mit dem zylindrischen Abschnitt 18 des Flansches 16 verbunden sein. Zwischen der rohrförmig ausgebildeten Aufnahme 30 der Schwungmasse 22 und der rohrförmigen Tilgernabe 24 ist das Federelement 58 erkennbar, das zur Verbindung der Schwungmasse 22 mit der Tilgernabe 24 dient. Im Verbindungsbereich VB zwischen der Tilgernabe 24 und der Schwungmasse 22 sind in axialer Richtung neben dem Federelement 58 die Stützelemente 32a und 32b erkennbar, die das Federelement 58 zwischen sich einschließen. Die Stützelemente 32a, 32b weisen eine Gleitfläche 34 auf, an der die Aufnahme 30 der Schwungmasse 22 mit ihrer Innenumfangsfläche gleiten kann. Die Stützelemente 32a und 32b dienen zur radialen Abstützung der Schwungmasse 22 an der Tilgernabe 24. Anders ausgedrückt, stützt sich die Schwungmasse 22 über die Stützelemente 32a und 32b an der Tilgernabe 24 ab. Der Vorsprung 18 des Flansches 16 erstreckt sich in Richtung der Mittelachse M in die Aufnahme A bzw. die Aufnahmeöffnung A der Tilgernabe 24 hinein.
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Der elastische Gelenkkörper 14 weist eine Durchgangsöffnung 60 auf, in die sich der zylindrische Vorsprung 18, die Tilgernabe 24 und die Aufnahme 30 der Schwungmasse 22 hinein erstrecken.
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Die Stützelemente 32a, 32b schränken die Auslenkbarkeit der Schwungmasse 22 relativ zu der Tilgernabe 24 in radialer Richtung ein, da sie den radialen Freiraum zwischen der Tilgernabe 24 und der Aufnahme 30 der Schwungmasse 22 nahezu vollständig überspannen. Durch diese Einschränkung der radialen Auslenkbarkeit der Schwungmasse 22 relativ zu der Tilgernabe 24 wird ferner verhindert, dass die Schwungmasse 22 im Betrieb der Anordnung 10 an dem Gelenkkörper 14 anschlägt. Zwischen der Außenumfangsfläche des elastischen Gelenkkörpers 14 und dem axialen Abschnitt 52 der Schwungmasse 22 wird ein vorbestimmter radialer Abstand s eingestellt, der anhand der Stützelemente 32a und 32b dimensioniert wird. Somit verhindern die Stützelemente 32a und 32b ein Anschlagen der Schwungmasse 22 an dem Gelenkkörper 14.
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3 zeigt eine Draufsicht der Anordnung 110 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Der elastische Gelenkkörper 114 und der Flansch 116 gemäß der zweiten Ausführungsform sind im Wesentlichen identisch zu dem Flansch 16 und dem elastischen Gelenkkörper 14 gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet. Der Torsionsschwingungstilger 112 ist von seinem Grundaufbau her ebenfalls im Wesentlichen identisch zu dem Torsionsschwingungstilger 12 gemäß der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ausgebildet.
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Der Unterschied zwischen dem Torsionsschwingungstilger 112 und dem Torsionsschwingungstilger 12 gemäß der ersten Ausführungsform liegt in der Ausbildung der Stützelemente. Die Stützelemente 132a, 132b und 132c gemäß der zweiten Ausführungsform sind ringsegmentförmig ausgebildet. Die Stützelemente 132a, 132b und 132c können beispielsweise jeweils einen Winkel von 40° überspannen. Die Größe der Stützelemente 132a, 132b und 132c kann jedoch beliebig gewählt werden, solange noch Raum für wenigstens ein Federelement verbleibt.
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Ferner sind die Stützelemente 132a, 132b und 132c um einen vorbestimmten Winkel um die Achse M zueinander versetzt angeordnet. Dieser Winkel kann beispielsweise 80° betragen. Der Winkel zwischen den Stützelementen 132a, 132b und 132c kann jedoch auch ein anderer Winkel zwischen 5° und 175° sein. Aufgrund der Gestalt der Stützelemente 132a und 132b, 132c weist der Torsionsschwingungstilger 112 drei Federelemente 158a, 158b und 158c auf, von denen jeweils eines zwischen zwei der Stützelemente 132a, 132b und 132c angeordnet ist. Die Federelemente 158a, 158b und 158c sind in Umfangsrichtung der Tilgernabe 124 wechselweise mit den Stützelementen 132a, 132b und 132c angeordnet. Die Stützelemente 132a, 132b und 132c weisen ebenfalls an ihrer in radialer Richtung äußeren Außenumfangsfläche eine Gleitfläche 134 auf, auf der die Innenumfangsfläche der Aufnahme 130 der Schwungmasse 122 gleiten kann.
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4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IV-IV in 3.
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Das Stützelement 132b erstreckt sich in Richtung der Achse M über den gesamten Verbindungbereich zwischen der rohrförmigen Tilgernabe 124 und der Aufnahme 130 der Schwungmasse 122. Gleiches gilt für das Federelement 158a, das sich ebenfalls über den gesamten Verbindungsbereich VB zwischen der rohrförmigen Tilgernabe 124 und der rohrförmigen Aufnahme 130 der Schwungmasse 122 erstreckt. Die Innenumfangsfläche der Aufnahme 130 kann auf der Gleitfläche 134 des Stützelements 132b gleiten.
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An den Buchsen 138 des elastischen Gelenkkörpers 114 sind die Bundelemente 140 erkennbar, die zur axialen Sicherung von in 4 nicht gezeigten Fadenpaketen dienen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010006363 A1 [0002]
