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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, umfassend eine Primärseite und eine gegen die Wirkung einer Federanordnung bezüglich der Primärseite um eine Drehachse drehbare Sekundärseite, wobei die Federanordnung eine Mehrzahl von Federeinheiten aufweist, die in ihren Umfangsendbereichen an Abstützbereichen der Primärseite und der Sekundärseite über Abstützelemente abgestützt oder abstützbar sind, wobei von den Abstützbereichen der Primärseite oder der Sekundärseite bei Relativdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite zunächst nur ein erster Teil in Drehmomentübertragungswechselwirkung mit einem Abstützelement tritt und bei Erreichen eines Schwellen-Relativdrehwinkels zwischen Primärseite und Sekundärseite ein zweiter Teil der Abstützbereiche in Drehmomentübertragungswechselwirkung mit einem Abstützelement tritt.
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Ein derartiger Drehschwingungsdämpfer ist aus der
EP 0 926 390 A2 bekannt. Bei diesem Drehschwingungsdämpfer greift die Sekundärseite gemäß
4 mit Abstützbereichen für eine erste sowie eine zweite Federanordnung axial zwischen Axialbegrenzungen der Primärseite, wobei diese Axialbegrenzungen ebenfalls mit Abstützbereichen für die Federanordnungen versehen sind. Axial zwischen die Axialbegrenzungen der Primärseite greifen weiterhin Abstützelemente, deren Umfangsenden jeweils durch die erste Federanordnung beaufschlagt oder beaufschlagbar sind, und die über Federfenster zur Aufnahme der zweiten Federanordnung verfügen. Die Federspannung der zweiten Federanordnung soll geringer als die Federspannung der ersten Federanordnung sein, so dass bei einer Relativauslenkung von Primär- oder Sekundärseite gegenüber der jeweils anderen Seite nach Aufbrauch eines Umfangsspiels zwischen den Abstützbereichen von Primär- und Sekundärseite zuerst die zweite Federanordnung verformt wird, und danach die erste Federanordnung. Bei eingeleiteten Drehmomenten, die unterhalb des Anschlagmomentes der zweiten Federanordnung verbleiben, wird folglich nur diese Federanordnung verformt, und somit kleine Drehmomente relativ weich weitergeleitet. Gemäß
7 kann sogar eine dritte Federanordnung vorgesehen sein, so dass der Übergang zwischen kleinen Drehmomenten und großen Drehmomenten noch feiner gestuft ist. Nachteilig ist allerdings der hierzu aufgebrachte relativ große technische Aufwand, da die zumindest zwei Federanordnungen an jeweils unterschiedlichen Umfangsstellen an den Abstützbereichen von Primär- und Sekundärseite angreifen müssen, und zudem die Abstützelemente über Federfenster für die zweite Federanordnung verfügen.
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Ein weiterer Drehschwingungsdämpfer ist aus der
DE 195 22 718 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Drehschwingungsdämpfer weist die Federanordnung mehrere Federeinheiten mit jeweils zwei ineinander geschachtelten und somit parallel wirkenden Federn auf. Diese Federn stützen sich in ihren Umfangsendbereichen an jeweiligen Abstützbereichen der Primärseite und der Sekundärseite ab. Um insbesondere beim Übergang von einem Zug- in einen Schubbetrieb dafür zu sorgen, dass aufgrund fliehkraftbedingt anhaftender Federn ein Anschlagen eines jeweiligen Abstützbereichs – bedingt durch die relativ hohe Haftreibung – soweit als möglich abgefangen werden kann, ist bei diesem bekannten Drehschwingungsdämpfer durch spezielle Ausgestaltung der Abstützbereiche, beispielsweise der Sekundärseite, dafür gesorgt, dass ein mehr oder weniger sanftes Inkontakttreten dieses Abstützbereichs mit der jeweiligen Federeinheit erzeugt wird. Zu diesem Zwecke sind diese als Abstützarme ausgebildeten Abstützbereiche mit einem in ihrem radial äußeren Bereich positionierten Vorsprung versehen, welcher bei Bewegung auf ein jeweiliges Umfangsende einer Federeinheit zu zunächst mit dem radial äußeren Bereich der Federn – bezogen auf deren Längserstreckung, also die Umfangserstreckung – in Wechselwirkung tritt und die Federn dort vorverformt und somit für eine Art Vordämpfung sorgt. Erst nach Durchlaufen eines geringen Drehwinkels tritt der verbleibende Teil dieses Abstützarms dann in Wechselwirkung mit dem radial innen liegenden Bereich der Federn, so dass dann die gesamte Federanordnung bzw. diese gesamte Federeinheit wirksam ist. Man macht hier also Gebrauch von dem Prinzip, dass zunächst nicht die gesamte Steifigkeit der Federanordnung ausgenutzt wird, sondern hier durch partielle Verformung der Federn dafür gesorgt wird, dass zunächst nur ein geringerer Teil der Steifigkeit zur Bewegungsdämpfung beiträgt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer derart auszugestalten, dass er trotz geringen technischen Aufwandes bei hoher Betriebssicherheit ein sanfteres Einsetzen der Dämpfungsfunktion der Federanordnung gewährleistet.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird gelöst durch einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, umfassend eine Primärseite und eine gegen die Wirkung einer Federanordnung bezüglich der Primärseite um eine Drehachse drehbare Sekundärseite, wobei die Federanordnung eine Mehrzahl von Federeinheiten aufweist, die in ihren Umfangsendbereichen an Abstützbereichen der Primärseite und der Sekundärseite über jeweilige Abstützelemente abgestützt oder abstützbar sind.
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Bei diesem Drehschwingungsdämpfer ist weiter vorgesehen, dass von den Abstützbereichen der Primärseite oder der Sekundärseite bei Relativdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite zunächst nur ein erster Teil in Drehmomentübertragungswechselwirkung mit einem jeweils zugeordneten Abstützelement tritt und bei Erreichen eines Schwellen-Relativdrehwinkels zwischen Primärseite und Sekundärseite ein zweiter Teil der Abstützbereiche in Drehmomentübertragungswechselwirkung mit einem jeweils zugeordneten Abstützelement tritt.
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Hier wird also der Effekt genutzt, dass zunächst nur ein Teil der Federeinheiten in Wechselwirkung mit jeweiligen Abstützbereichen tritt, also zur Drehmomentübertragung beiträgt, während ein verbleibender oder weiterer Teil hinsichtlich der Drehmomentübertragung zunächst noch nicht wirksam ist. Da die Gesamtheit der Federeinheiten letztendlich als parallel wirkend zu betrachten ist und somit die gesamt sich ergebende Federkonstante durch Aufsummieren der einzelnen Federkonstanten der einzelnen Federeinheiten berechnet wird, führt das Ausnutzen von nur einem Teil der Federeinheiten zu einer Verringerung der Federkonstante und somit zu einer Verringerung der Steifigkeit, so dass der Wechselwirkungsschlag, wie er bei gleichzeitigem Einsetzen aller Federeinheiten auftreten kann, ebenfalls vermieden bzw. deutlich gemindert werden kann.
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Dieses versetzte Einsetzen der Wechselwirkung zwischen einem jeweiligen Abstützbereich und einem Abstützelement kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass die in Anlage an dem ersten und dem zweiten Teil der Abstützbereiche bringbaren Abstützelemente jeweils einen Abstützoberflächenbereich zur Anlage an einem jeweiligen Abstützbereich aufweisen, und dass die Abstützoberflächenbereiche der dem zweiten Teil von Abstützbereichen zugeordneten Abstützelemente in einem Grund-Relativdrehzustand zwischen Primärseite und Sekundärseite zu den zugeordneten Abstützbereichen einen größeren Abstand aufweisen, als die Abstützoberflächenbereiche der dem ersten Teil von Abstützbereichen zugeordneten Abstützelementen zu diesen jeweils zugeordneten Abstützbereichen.
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Hierzu ist es beispielsweise möglich, dass die Abstützoberflächenbereiche der dem zweiten Teil von Abstützbereichen zugeordneten Abstützelemente im Vergleich zu den entsprechenden Abstützoberflächenbereiche der dem ersten Teil von Abstützbereichen zugeordneten Abstützelemente in Umfangsrichtung von einem jeweils zugeordneten Abstützbereich weiter weg versetzt liegen. Alternativ oder zusätzllich kann vorgesehen sein, dass die Abstützbereiche des zweiten Teils von Abstützbereichen im Vergleich zu den Abstützbereichen des ersten Teils von Abstützbereichen einen von den Abstützoberflächenbereichen der jeweils zugeordneten Abstützelemente weiter entfernt liegenden Anlagebereich aufweisen.
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Bei einer derartigen Ausgestaltungsform ist es vorteilhaft, wenn der erste Teil von Abstützbereichen wenigstens einen Abstützbereich umfasst und dass der zweite Teil von Abstützbereichen wenigstens einen Abstützbereich umfasst.
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Um auch hier wieder betriebszustandsbedingt verschiedene Reaktionen des Drehschwingungsdämpfers zu ermöglichen, d. h. beispielsweise bei Übergang von einem Zug- in einen Schubbetrieb, ein anderes Verhalten zu erzielen als beim Übergang von einem Schubbetrieb in einen Zugbetrieb, wird erfindungsgemäß ferner vorgeschlagen, dass an jedem Abstützbereich des ersten und des zweiten Teils von Abstützbereichen an in Umfangsrichtung entgegengesetzt liegenden Seiten desselben jeweils ein Abstützelement verschiedener Federeinheiten abgestützt oder abstützbar ist und dass nur bei den an einer Umfangsseite aller Abstützbereiche des ersten und des zweiten Teils von Abstützbereichen angeordneten Abstützelementen zuerst die Abstützbereiche des ersten Teils von Abstützbereichen und dann die Abstützbereiche des zweiten Teils von Abstützbereichen in Drehmomentübertragungswechselwirkung mit den zugeordneten Abstützelementen treten.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine Prinzipansicht eines Drehschwingungsdämpfers betrachtet von radial außen;
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2 eine Schnittansicht eines Abstützelements, wie es bei einem Drehschwingungsdämpfer der 1 eingesetzt werden kann;
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3 eine perspektivische Ansicht des in 2 dargestellten Abstützelements.
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Bevor mit Bezug auf die 2 und 3 eine konkrete Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers beschrieben wird, wird zunächst mit Bezug auf die 1 der grundsätzliche Aufbau bzw. das grundsätzliche Funktionsprinzip eines derartigen Drehschwingungsdämpfers mit zum Ermöglichen einer Relativdrehung zwischen einer Primärseite und einer Sekundärseite verformbaren Federeinheiten beschrieben.
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Der Drehschwingungsdämpfer 10 umfasst grundsätzlich eine Primärseite 12 und eine bezüglich dieser um eine Drehachse A drehbare Sekundärseite 14. Die Primärseite 12 ist beispielsweise mit einer schematisch dargestellten Antriebswelle, beispielsweise Kurbelwelle 16, drehfest verbunden, während die Sekundärseite 14 mit einer ebenfalls nur schematisch dargestellten Abtriebswelle, beispielsweise Getriebeeingangswelle 18, ggf. unter Zwischenschaltung einer Reibungkupplung o. dgl. zur gemeinsamen Drehung verbunden oder verbindbar ist.
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Die Primärseite 12 umfasst zwei Deckscheibenelemente 20, 22, die in axialem Abstand zueinander liegen und beispielsweise durch einen radial außen liegenden zylindrischen Abschnitt miteinander fest verbunden sind. Axial zwischen diesen beiden Deckscheibenelementen 20, 22 liegt ein Zentralscheibenelement 24 der Sekundärseite 14. Dieses Zentralscheibenelement 24, welches beispielsweise mit einem Schwungrad einer Reibungskupplung o. dgl. fest verbunden sein kann, weist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt liegenden und nach radial außen abstehenden Abstützarmen 26 auf, welche jeweilige Abstützbereiche 28 der Sekundärseite 14 bilden. Jedem Abstützbereich 28 der Sekundärseite 14 zugeordnet weist auch die Primärseite 12 einen Abstützbereich 30 auf. Dieser kann beispielsweise in Form eines Paars von an den Deckscheibenelementen 20, 22 einander gegenüber liegend angeordneten Abstützvorsprüngen 32, 34 gebildet sein. Diese Abstützvorsprünge 32, 34 können an den Deckscheibenelementen 20, 22 beispielsweise durch Vernietung oder Verschweißung festgelegt sein, können jedoch dort auch durch Ausprägen o. dgl. gebildet sein. In Umfangsrichtung zwischen jeweiligen Abstützbereichen 28 der Sekundärseite 14 bzw. Abstützbereichen 30 der Primärseite 12 liegen jeweilige Federeinheiten 36 einer allgemein mit 38 bezeichneten Federanordnung. Die Federeinheiten 36 stützen sich in ihren Umfangsendbereichen 40 bzw. 42 jeweils über Abstützelemente 44 bzw. 46 an den Abstützbereichen 28, 30 ab bzw. können zur Anlage an diesen Abstützbereichen kommen. Bei einer Ausgestaltungsvariante, bei welcher jede Federeinheit 36 eine sich nahezu im Winkelbereich von 180° erstreckende Feder aufweist, sind dann jeweils zwei derartige Abstützbereiche 28, 30 im Winkelabstand von 180° vorgesehen. Es ist selbstverständlich, dass mehr als zwei derartige Abstützbereiche 28, 30 vorgesehen sein können, wenn die Federanordnung 38 in entsprechend mehr Federeinheiten 36 unterteilt ist. Ferner sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich jede der Federeinheiten 36 mehrere in Umfangsrichtung aufeinander folgende Federn umfassen kann, die dann über jeweilige Gleitelemente aneinander abgestützt sind, wobei diese Gleitelemente ebenso wie die Abstützelemente 44, 46 sich nach radial außen hin an einer Gleitbahn der Primärseite 12 abstützen. Um dieses Gleiten zu erleichtern, kann der radiale Bereich, in welchem die Federeinheiten 36 liegen, mit Schmiermittel befüllt sein. Dieses Schmiermittel hat ferner die Wirkung einer viskosen Dämpfung, da die einzelnen Federn der Federeinheiten 36 sich unter Verdrängung des viskosen Mediums und des Schmiermittels bewegen müssen. Weiter sei darauf hingewiesen, dass die Federeinheiten 36 derart aufgebaut sein können, dass sie mehrere ineinander geschachtelte Federn aufweisen, welche letztendlich im Drehmomentübertragungsbetrieb dann parallel zueinander wirken und durch Überlagerung ihrer jeweiligen Kennlinien zu dem gewünschten Schwingungsdämpfungseffekt führen.
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Man erkennt in 1 ferner, dass die Abstützbereiche 28 der Sekundärseite 14 bezüglich der Abstützbereiche 30 der Primärseite 12 eine geringere Umfangserstreckung in ihren mit den jeweiligen Abstützelementen 44, 46 zusammenwirkenden Armabschnitten 26 aufweisen. Daraus resultiert, dass ausgehend von dem in 1 dargestellten neutralen, im wesentlichen nicht belasteten Zustand die Sekundärseite 14, d. h. das Zentralscheibenelement 24, sich bezüglich der Primärseite 12 in einem begrenzten Drehwinkelbereich frei drehen kann, ohne dass eine Dämpfung auftritt. Erst dann, wenn die Abstützbereiche 28 im Kontakt mit den an einer Umfangsseite liegenden Abstützelementen 44 oder 46 treten, tritt die wesentliche Dämpfungswirkung, beispielsweise die Lastdämpfungswirkung, auf, bei welcher dann die Federeinheiten 36 sich in einem ihrer Endbereiche, beispielsweise im Endbereich 42, über ein jeweiliges Abstützelement 46 an dem oder den Abstützbereichen 30 der Primärseite 12 abstützen und in ihrem Endbereich 40 über die Abstützelemente 44 durch die Abstützarme 26, d. h. die sekundärseitigen Abstützbereiche 28, beaufschlagt sind.
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Bei einem derartigen Drehschwingungsdämpfer 10 besteht grundsätzlich das Problem, daß beispielsweise beim Übergang von einem Zug- in einen Schubbetrieb ein zunächst gegenüber der Primärseite 12 feststehendes, d. h. an der zugeordneten Gleitbahn sich nicht bewegendes Abstützelement, beispielsweise 46, nach Durchlaufen der in 1 dargestellten neutralen Lage durch den zugeordneten Abstützarm 26 beaufschlagt wird und zunächst der durch Zentrifugalkraft noch verstärkte Haftreibungszustand in einen Gleitreibungszustand mit entsprechend geringerem Reibungskoeffizienten überführt werden muss. Um bei diesem Übergang das Auftreten von Schlägen, welche zur fehlerhaften Detektion von Fehlzündungen führen können, zu vermeiden, sieht die vorliegende Erfindung verschiedene Maßnahmen vor, welche bei Heranbewegung eines jeweiligen Abstützbereichs 28 der Sekundärseite 14 an ein Abstützelement 44 oder 46 durch Vordämpfung ein sanftes Aufeinanderzubewegen und somit einen mehr oder weniger allmählichen Übergang des jeweiligen Abstützelements 44 bzw. 46 in den Gleitzustand erzeugt.
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Die 2 und 3 zeigen ein Abstützelement, wie es bei einem in 1 dargestellten Drehschwingungsdämpfer 10 grundsätzlich zum Einsatz kommen kann. Dieses Abstützelement 46' ist derart ausgebildet, dass es an seinem zur Zusammenwirkung mit dem Abstützarm 26 vorgesehenen Umfangsendbereich 90' eine sich von radial innen nach radial außen erstreckende nutartige Vertiefung 92' aufweist. Der Nutgrund dieser Vertiefung 92' bildet einen Abstützoberflächenbereich 94' dieses Abstützelements 46', an welchem letztendlich der Abstützarm 26 mit einem gegenüber liegenden Abstützoberflächenbereich zur Anlage kommen kann.
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Es sei nun beispielsweise angenommen, dass der Drehschwingungsdämpfer 10 zwei Federeinheiten 36 aufweist, die sich näherungsweise jeweils über 180° erstrecken. Dementsprechend weist die Primärseite 12 zwei Abstützbereiche 30 und die Sekundärseite 14 zwei Abstützbereiche 28 auf. Des Weiteren sei angenommen, dass von den beiden dann in der gleichen Umfangsrichtung auf die Abstützbereiche 30, 28 folgenden Abstützelementen 46 lediglich eines mit einer nutartigen Vertiefung 92' ausgestaltet ist, wie sie in den 2 und 3 erkennbar ist. Das andere dieser Abstützelemente 46 ist derart ausgebildet, dass sein Abstützoberflächenbereich näherungsweise in demjenigen Flächenbereich liegt oder in der gleichen Umfangshöhe liegt, wie ein an einer axialen Seite der nutartigen Vertiefung 92' liegender Flächenbereich 96' bei dem Abstützelement 46' in 2 oder 3.
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Dreht sich die Sekundärseite 14 dann bezüglich der Primärseite 12 in Umfangsrichtung, so wird der Abstützarm 26, welcher dem Abstützelement 46 ohne nutartige Vertiefung oder Einsenkung 92' zugeordnet ist, zunächst mit diesem Abstützelement 46 in Wechselwirkung treten. Der andere der Abstützarme 26, welcher zur Zusammenwirkung mit dem in den 2 und 3 dargestellten Abstützelement 46' vorgesehen ist, beaufschlagt dieses Abstützelement 46' noch nicht, da im Vergleich zu dem herkömmlich ausgebildeten Abstützelement 46 der Abstützoberflächenbereich 94' des Abstützelements 46' in Umfangsrichtung zurückversetzt liegt und zunächst durch den zugeordneten Abstützarm 26 nicht beaufschlagt werden kann. Erst wenn nach weiterer Relativverdrehung zwischen Primärseite 12 und 14 und dabei auftretender Kompression einer der Federeinheiten 36, nämlich der mit dem herkömmlichen Abstützelement 46 zusammenwirkenden Federheinheit 36, der dem Abstützelement 46' zugeordnete Abstützarm in die nutartige Vertiefung 92' eingetreten ist und am Abstützoberflächenbereich 94' zur Anlage gekommen ist, wird auch dieses Abstützelement 46' in Umfangsrichtung mitgenommen und letztendlich die mit diesem zusammenwirkende Federeinheit 36 komprimiert. Das heißt, es ist zunächst bei Ausgestaltung mit zwei Federeinheiten in einem ersten Drehwinkelbereich nur eine der Federeinheiten wirksam, mit der Folge, dass die Gesamtsteifigkeit oder Gesamtfederkonstante der Federanordnung 38 auf die Federkonstante dieser einen Federeinheit reduziert wird. Erst nach Verlassen dieses kleinen Drehwinkelbereichs wird auch die andere der Federeinheiten 36 wirksam, mit der Folge, dass dann die Gesamtsteifigkeit oder die Gesamtfederkonstante der Federanordnung 38 ausgenutzt wird.
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Es sei hier darauf hingewiesen, dass dieser Effekt sich selbstverständlich auch dann nutzen lässt, wenn mehr als nur zwei Federeinheiten vorgesehen sind, beispielsweise wenn drei Federeinheiten vorgesehen sind, von welchen bei einer dann ein Federelement 46' und bei den beiden anderen ein herkömmliches mit nicht versetzter Abstützoberfläche vorgesehen ist, oder umgekehrt.
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Der Effekt des verzögerten Zusammenwirkens zwischen einem Abstützarm und einem jeweiligen Abstützelement kann grundsätzlich auch dadurch erzielt werden, dass bei Bereitstellen mehrerer derartiger Abstützarme 26 bzw. Abstützbereiche 28 zumindest einer bezüglich der anderen Abstützbereiche 28 anders ausgestaltet ist, nämlich mit im Vergleich zu den anderen Abstützbereichen in Umfangsrichtung zurückversetzter, d. h. vom zugeordneten Abstützelement weg versetzter Abstützoberfläche. Auch dieser Abstützarm wird dann zunächst nicht wirksam, erst wenn, nachdem die anderen Abstützarme oder der andere Abstützarm eine zugeordnete Federeinheit in gewissem Ausmaß beaufschlagt hat, wird dieser Abstützarm an dem ihm zugeordneten Abstützelement angreifen. Diese Ausgestaltungsvariante kann selbstverständlich mit der Ausgestaltungsvariante, bei welcher ein in 2 und 3 dargestelltes Abstützelement 46' eingesetzt wird, kombiniert werden.
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Man erkennt, dass bei jedem Abstützbereich der Primärseite bzw. der Sekundärseite an beiden Umfangsseiten jeweils eine Federeinheit zur Wechselwirkung vorgesehen ist. Das heißt, je nach Relativdrehrichtung wird jeweils eine der Federeinheiten durch einen Abstützbereich der Primärseite und die andere durch einen Abstützbereich der Sekundärseite beaufschlagt. Um hier beispielsweise in der Dämpfungscharakteristik einen Unterschied dahingehend einzuführen, dass beim Übergang von einem Zug- in einen Schubbetrieb eine andere Charakteristik vorliegt als beim Übergang von einem Schub- in einen Zugbetrieb, kann, so wie in den Figuren erkennbar, vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäßen Maßnahmen jeweils lediglich im Bereich zwischen einem jeweiligen Abstützbereich und nur einer der in Umfangsrichtung folgenden Federeinheiten vorgesehen ist. Weiterhin ist es grundsätzlich möglich, für die beiden in Umfangsrichtung an jeweilige Abstützbereiche anschließenden Federeinheiten verschiedene der vorangehend beschriebenen Maßnahmen einzusetzen oder beispielsweise bei zumindest einer Federeinheit verschiedene der vorangehend beschriebenen Maßnahmen zu kombinieren. Es kann somit in nahezu beliebiger Art und Weise eine Einwirkung auf das Federungs- oder Dämpfungsverhalten bei kleinen Relativdrehwinkeln genommen werden.
