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Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit einem Planetengetriebe.
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Aus der europäischen Patentschrift
EP 0 782 674 B1 ist ein Kurbelwellenentkuppler mit einer richtungsgeschalteten Kupplung bekannt. Aus der europäischen Patentschrift
EP 0 980 479 B1 ist ein Riemenantriebssystem mit einer Generatorverbindungsfreilaufkupplung bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine Kurbelwellenriemenscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere im Hinblick auf unterschiedliche Betriebsfunktionen und/oder den benötigten Bauraum, weiter zu optimieren.
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Die Aufgabe ist bei einer Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit einem Planetengetriebe, dadurch gelöst, dass eine Tilgereinrichtung in das Planetengetriebe integriert ist. Die Tilgereinrichtung ist ganz oder teilweise in das Planetengetriebe integriert. Dadurch kann der für die Kurbelwelle benötigte axiale Bauraum reduziert werden. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zu einer Drehachse der Kurbelwellenriemenscheibe. Radial bedeutet quer zur Drehachse.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgereinrichtung Druckstücke umfasst, die Tilgermassen darstellen. Die Druckstücke dienen dazu, eine weitere Tilgermasse begrenzt verlagerbar in dem für das Planetengetriebe benötigten Bauraum anzubringen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstücke radial nach außen vorgespannt sind. Die Druckstücke sind vorzugsweise gegen eine Reibfläche vorgespannt, die an einer Topfwandung eines Planetenträgers ausgebildet sein kann. Durch die radiale Vorspannung der Druckstücke nach außen werden im Betrieb der Tilgereinrichtung Reibungskräfte zwischen den Druckstücken und dem Planetenträger erzeugt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstücke mit Reibbelägen versehen sind. Die Druckstücke liegen vorzugsweise mit den Reibbelägen unter Vorspannung an Reibflächen an, die an dem Planetenträger ausgebildet sind.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstücke mit Hilfe von Tilgerfedern gegeneinander und radial nach außen vorgespannt sind. Die Tilgerfedern mit den Druckstücken sind in Umfangsrichtung vorzugsweise zwischen Planetenrädern des Planetengetriebes angeordnet. Dadurch kann der zwischen den Planetenrädern vorhandene Bauraum optimal ausgenutzt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgerfedern mit einem Ende an Halterungen zur Lagerung von Planetenrädern abgestützt sind. Die Halterungen umgeben die Planetenräder teilweise, zumindest im Bereich der Tilgerfedern. Die Halterungen sind vorzugsweise als Blechteile ausgeführt und können zum Beispiel stoffschlüssig, durch Schweißen, mit dem Planetenträger verbunden werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Druckstücken jeweils eine Ausnehmung zum Einhängen einer Tilgermasse ausgebildet ist, die einen Tilgermassenringkörper umfasst. Der Tilgermassenringkörper stellt eine zusätzliche Tilgermasse zu den Druckstücken dar. Durch das Einhängen der Tilgermasse in die Ausnehmungen der Druckstücke kann auf einfache Art und Weise kinetische Energie des Tilgermassenringkörpers im Betrieb der Kurbelwellenriemenscheibe auf die Tilgerfedern übertragen werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstücke gegen eine Reibfläche vorgespannt sind, die an einem Planetenträger ausgebildet ist. Der Planetenträger ist vorzugsweise im Wesentlichen topfartig mit einem Topfboden und einer Topfwandung ausgebildet, an welcher innen die Reibfläche ausgebildet ist. Die Reibfläche an dem Planetenträger ist in Umfangsrichtung vorzugsweise nicht durchgehend ausgeführt, sondern im Bereich der Planetenräder des Planetengetriebes unterbrochen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass von dem Planetenträger Haltezungen für die Druckstücke abgewinkelt sind. Die Haltezungen stellen axiale Sicherungselemente für die Druckstücke dar. Im eingebauten Zustand sind die Druckstücke in axialer Richtung vorzugsweise zwischen dem Topfboden des Planetenträgers und den Haltezungen angeordnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe mit einem Freilauf und/oder einer Brems- und/oder Kupplungseinrichtung kombiniert ist. Der Freilauf, der auch als Riemenscheibenfreilauf bezeichnet wird, ist vorzugsweise als Rollenfreilauf zwischen einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring ausgeführt. Die Brems- und/oder Kupplungseinrichtung ist vorzugsweise außerhalb der Kurbelwellenriemenscheibe angeordnet, um Bauraum einzusparen. Durch die Brems- und/oder Kupplungseinrichtung können auf einfache Art und Weise unterschiedliche Betriebsarten eines riemengetriebenen Startergenerators, wie Start-Stopp-, Standklima- und Generatorbetrieb realisiert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Brems- und/oder Kupplungseinrichtung in Sonderbetriebszuständen, wie der Standklimatisierung, ein Abkoppeln des Planetengetriebes. Die Brems- und/oder Kupplungseinrichtung ist normalerweise geöffnet. Zu einem Verbrennerstart, das heißt zum Starten einer Brennkraftmaschine mit Hilfe des Startergenerators, wird das Planetengetriebe mit Hilfe der Brems- und/oder Kupplungseinrichtung aktiviert.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie er zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2007 021 233 A1 offenbart ist. Die darin beschriebene Kraftübertragungseinheit wird durch die erfindungsgemäße Kurbelwellenriemenscheibe ersetzt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Kurbelwellenriemenscheibe im Längsschnitt;
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2 eine perspektivische Darstellung eines in die Kurbelwellenriemenscheibe aus 1 integrierten Planetengetriebes mit einer erfindungsgemäßen Tilgereinrichtung;
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3 das Planetengetriebe mit der Tilgereinrichtung in der Draufsicht;
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4 das Planetengetriebe mit der Tilgereinrichtung im Querschnitt;
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5 eine perspektivische Darstellung des Planetengetriebes mit der Tilgereinrichtung;
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6 eine ähnliche Ansicht wie in 5 aus einer entgegengesetzten Blickrichtung und ohne Planetenträger;
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7 eine perspektivische Darstellung des Planetenträgers mit daran angebrachten Halterungen für die Planetenräder;
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8 eine perspektivische Darstellung des Planetenträgers allein;
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9 eine perspektivische Darstellung einer der Halterungen für die Planetenräder;
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10 eine perspektivische Darstellung eines Druckstücks der Tilgereinrichtung;
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11 eine perspektivische Darstellung eines Tilgermassenringkörpers der Tilgereinrichtung und
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12 den Tilgermassenringkörper aus 11 zusammen mit den Druckstücken der Tilgereinrichtung.
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In den 1 bis 12 ist eine Kurbelwellenriemenscheibe 1 in verschiedenen Darstellungen beziehungsweise Ansichten gezeigt. Die Kurbelwellenriemenscheibe 1 umfasst eine Riemenscheibenspur 2, die verkürzt auch als Riemenscheibe oder Riemenspur bezeichnet wird und zum Beispiel dazu dient, einen Riemen eines Riementriebs mit einem Riemenstartergenerator und/oder mindestens einem Nebenaggregat, wie einem Klimakompressor, zu koppeln.
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Die Kurbelwellenriemenscheibe
1 ist im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie er zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2007 021 233 A1 offenbart ist, an einer Kurbelwelle
4 angebracht, die um eine Drehachse
5 drehbar ist. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich auch um ein Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine handeln.
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In die Kurbelwellenriemenscheibe 1 ist ein Riemenscheibenfreilauf 6 integriert. Der Riemenscheibenfreilauf 6 ist zwischen der Riemenspur 2 und der Kurbelwelle 4 wirksam. Der Riemenscheibenfreilauf 6 dient unter anderem dazu, Drehmomentstöße im Betrieb der Kurbelwellenriemenscheibe 1 zu dämpfen. Die Kurbelwellenriemenscheibe 1 umfasst des Weiteren ein Flanschteil 7. Das Flanschteil 7 ist fest mit der Kurbelwelle 4 verbunden.
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In die Kurbelwellenriemenscheibe 1 ist des Weiteren ein Planetengetriebe 10 integriert. Das Planetengetriebe 10 umfasst ein Hohlrad 11. Mit dem Hohlrad 11 kämmen drei Planetenräder 12, die an einem Planetenträger 13 drehbar gelagert sind. Der Planetenträger 13 ist einstückig mit dem Flanschteil 7 verbunden. Die Planetenräder 12 kämmen des Weiteren mit einem Sonnenrad 14, das zusammen mit dem Hohlrad 11, den Planetenrädern 12 und dem Planetenträger 13 in die Kurbelwellenriemenscheibe 1 integriert ist.
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Der Riemenscheibenfreilauf 6 umfasst einen Innenring 41 und einen Außenring 42. Der Innenring 41 des Riemenscheibenfreilaufs 6 ist an einer Montageschraube 44, die auch als Zentralschraube bezeichnet wird, ausgebildet, mit der das Flanschteil 7 an der Kurbelwelle befestigt ist. Der Außenring 42 ist durch ein zum Beispiel als Kugellager ausgeführtes Wälzlager 45 auf der Montageschraube 44 drehbar gelagert. Darüber hinaus ist der Außenring 42 mit Hilfe eines zum Beispiel als Rollenlager ausgeführten Wälzlagers 46 auf dem Innenring 41 des Riemenscheibenfreilaufs 6 drehbar gelagert.
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Die Kurbelwellenriemenscheibe 1 umfasst eine Brems- und/oder Kupplungseinrichtung 50, die als elektromagnetisch betätigte Zweiflächen-Reibbremse 52 ausgeführt ist. Die Zweiflächen-Reibbremse 52 umfasst einen Elektromagneten 53, der mit einer Ankerplatte 54 zusammenwirkt. Der Elektromagnet 53 und die Ankerplatte 54 sind durch eine separate Blattfedereinhängung axial justierbar an einem Kurbelgehäuse 55 fixiert, um einen zweiseitigen Luftspalt in der Bremse 52 einzustellen. Die Zweiflächenbremse 52 ist außerhalb der Kurbelwellenriemenscheibe 1 angeordnet.
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Zwischen dem Elektromagneten 53 und der Ankerplatte 54 ist eine Bremsscheibe 56 einklemmbar, die drehfest mit dem Hohlrad 11 des Planetengetriebes 10 verbunden ist. An dem Hohlrad 11 ist ein Dichtblech 58 angebracht, das zusammen mit einem weiteren Dichtblech 59 das Planetengetriebe 10 umgibt. Zwischen dem weiteren Dichtblech 59 und dem Freilaufaußenring 42 ist ein Radialwellendichtring 60 angeordnet. Bei dem Radialwellendichtring 60 handelt es sich um die einzige zusätzliche Dichtung, die vorteilhaft auf einem kleinen Durchmesser sitzt und im Generatorbetrieb kaum Differenzgeschwindigkeit hat. Dadurch ist das Planetengetriebe 10 reibungsarm. Eine Kurbelwellendichtung kann auf dem Dichtblech 58 des Planetengetriebes 10 laufen, wodurch eine Lauffläche auf der Kurbelwelle 4 entfallen kann.
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Das Planetengetriebe 10 ist mit Motorenöl geschmiert und braucht keine extra Entlüftung. Die Massen des Hohlrads 11, der Dichtbleche 58, 59 und der Bremsscheibe 56 sind so klein wie möglich gehalten, um Rasselgeräusche zu minimieren.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist eine Tilgereinrichtung 80 im Inneren der Kurbelwellenriemenscheibe 1 besonders bauraumsparend mit dem Planetengetriebe 10 kombiniert. Die Tilgereinrichtung 80 umfasst eine Tilgermasse in Form eines Tilgermassenringkörpers 82, die mit Hilfe von Druckstücken 91 bis 96, die ebenfalls Tilgermassen darstellen, in Umfangsrichtung zwischen den Planetenrädern 12 des Planetengetriebes 10 eingehängt ist.
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Die Druckstücke 91 bis 96 sind paarweise so zusammengefasst, dass in Umfangrichtung zwischen den Planetenrädern 12 jeweils ein Paar Druckstücke 91, 92; 93, 94; 95; 96 angeordnet ist. Durch diese Anordnung der Druckstücke 91 bis 96 kann der Bauraum zwischen den Planetenrädern 12 optimal ausgenutzt werden. Jedes Druckstück 91 bis 96 ist radial außen mit einem Reibbelag 98 versehen.
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Die Druckstücke 91 bis 96 sind mit Hilfe von Tilgerfedern 101 bis 106 gegeneinander und radial nach außen vorgespannt. Die Tilgerfedern 101 bis 106 sind mit einem Ende jeweils an einer Halterung 108, 109, 110 für die Planetenräder 12 abgestützt. Mit ihrem anderen Ende sind die Tilgerfedern 101 bis 106 jeweils gegen das ihnen zugeordnete Druckstück 91 bis 96 abgestützt.
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Die Tilgerfedern 101 bis 106 sind als Schraubendruckfedern ausgeführt. Dabei sind jeweils zwei Tilgerfedern 103, 104 zwischen zwei Halterungen 109, 110 so gegen die Druckstücke 93, 94 vorgespannt, dass die Druckstücke 93, 94 schräg nach außen gedrückt werden und dadurch an einer Reibfläche reiben, die an einer Topfwandung 112 des topfartigen Planetenträgers 13 ausgebildet ist.
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Die Topfwandung 112 des Planetenträgers 13 ist, wie man in den 7 und 8 sieht, nicht in Umfangsrichtung durchgehend ausgeführt, sondern im Bereich der Halterungen 108 bis 110 für die Planetenräder 12 unterbrochen. Die Topfwandung 112 ist dadurch in drei kreisbogenartige Topfwandungsteile unterteilt, die in axialer Richtung von einem Topfboden 113 des topfartigen Planetenträgers 13 abgewinkelt sind. Der Topfboden 113 stellt den vorab beschriebenen Nabenflansch 7 dar, durch welchen der Planetenträger 13 an der Kurbelwelle 4 befestigt ist. Dabei ermöglicht ein Durchgangsloch 114 im Topfboden 113 ein Durchstecken der Zentralschraube 44.
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Von den drei Teilen der Topfwandung 112 des Planetenträgers 13 sind jeweils vier Haltezungen 116 abgewinkelt, die dazu dienen, die Druckstücke in axialer Richtung zu halten. Darüber hinaus sind an den Enden der Teile der Topfwandung 112 jeweils zwei Befestigungslaschen 118, 119 abgewinkelt, die dazu dienen, die Halterungen 108 bis 110 an dem Planetenträger 13 zu befestigen. Die Befestigungslaschen 118, 119 können alternativ oder zusätzlich auch zum Abstützen der Tilgerfedern verwendet werden.
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Die Reibkraft zwischen den Druckstücken 91 bis 96 und der Topfwandung 112 wird durch die Winkellagen der Federn 101 bis 106 eingestellt. Eine radiale Kraftkomponente der Vorspannkraft der Tilgerfedern 101 bis 106 erzeugt die Reibkraft. Eine tangentiale Komponente der Vorspannkraft der Tilgerfedern 101 bis 106 ermöglicht eine Federung des Tilgermassenringkörpers 82 in Umfangsrichtung.
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In 11 sieht man, dass an dem Tilgermassenringkörper 82 drei Kopplungsnasen 121, 122, 123 ausgebildet sind, die sich in axialer Richtung erstrecken und im Wesentlich quaderförmig ausgebildet sind. Die drei Kopplungsnasen 1121 bis 123 werden in Ausnehmungen 131 bis 133 eingesteckt, die jeweils von zwei Druckstücken 91, 92; 93, 94 und 95, 96 begrenzt werden. Durch die Vorspannkraft der Tilgerfedern 101 bis 106 werden die Druckstücke 91 bis 96 im Bereich der Ausnehmungen 131 bis 133 gegen die Kopplungsnasen 121 bis 123 des Tilgermassenringkörpers 82 gedrückt.
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Dadurch wird eine Bewegung der Druckstücke 91 bis 96, die Tilgermassen darstellen, mit einer Bewegung des Tilgermassenringkörpers 82 gekoppelt beziehungsweise vereinheitlicht. Die radiale Verschiebbarkeit der Druckstücke 91 bis 96 gegen die Reibfläche innen an der Topfwandung 112 zur Reibungserzeugung wird dadurch nicht beeinträchtigt. Das Tilgermassensystem der Tilgereinrichtung 80 wird durch die Tilgerfedern 101 bis 106 so verspannt, dass in jedem Betriebspunkt der Kurbelwellenriemenscheibe 1 eine Spielfreiheit für die Tilgerfunktion sichergestellt ist.
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In 9 ist die Halterung 110 allein perspektivisch dargestellt. Die Halterungen 108 bis 110 sind identisch ausgeführt, und, zum Beispiel durch Schweißen, an dem Planetenträger 13 befestigt. Die Halterung 110 umfasst zwei Abstützschenkel 141, 142 zum Abstützen jeweils einer Tilgerfeder. Die beiden Abstützschenkel 141, 142 sind durch ein im Wesentlichen kreisbogenförmiges Verbindungssegment 144 einstückig miteinander verbunden. An den Abstützschenkeln 141, 142 ist jeweils ein Federnapf zur Fixierung des zugehörigen Tilgerfederendes ausgebildet. Das Verbindungssegment 144 weist ein Durchgangsloch zur Fixierung eines Abstandsbolzens auf, auf dem unter Zwischenschaltung eines Nadellagers eines der Planetenräder 12 gelagert ist.
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In 10 ist das Druckstück 92 allein perspektivisch dargestellt. Die Druckstücke 91 bis 96 sind vorteilhaft als Gleichteile ausgeführt. Das Druckstück 92 umfasst einen Grundkörper 150, der radial innen eine gerundete Aussparung für eine zugeordnete Tilgerfeder aufweist. Von dem Grundkörper 150 ist ein Abstützschenkel 154, an dem sich die zugehörige Tilgerfeder abstützt, abgewinkelt. An dem Abstützschenkel 154 ist auf der der (nicht dargestellten) zugeordneten Tilgerfeder abgewandten Seite eine eckige Aussparung 155 ausgebildet, die zusammen mit einer weiteren Aussparung eines weiteren Druckstücks dazu dient, eine der Ausnehmungen 131 bis 133 darzustellen.
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In 12 sieht man, dass jeweils zwei Druckstücke 91, 92; 93, 94; 95, 96 eine Ausnehmung 131 bis 133 begrenzen, in der jeweils eine Kopplungsnase 121 bis 123 aufgenommen ist. Die zugehörigen Tilgerfedern und die Halterungen sind in 12 nicht dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kurbelwellenriemenscheibe
- 2
- Riemenspur
- 4
- Kurbelwelle
- 5
- Drehachse
- 6
- Riemenscheibenfreilauf
- 7
- Flanschteil
- 10
- Planetengetriebe
- 11
- Hohlrad
- 12
- Planetenräder
- 13
- Planetenträger
- 14
- Sonnenrad
- 41
- Innenring
- 42
- Außenring
- 44
- Montageschraube
- 45
- Wälzlager
- 46
- Wälzlager
- 50
- Brems- und/oder Kupplungseinrichtung
- 52
- Zweiflächen-Reibbremse
- 53
- Elektromagnet
- 54
- Ankerplatte
- 55
- Kurbelgehäuse
- 56
- Bremsscheibe
- 58
- Dichtblech
- 59
- Dichtblech
- 60
- Radialwellendichtring
- 80
- Tilgereinrichtung
- 82
- Tilgermassenringkörper
- 91
- Druckstück
- 92
- Druckstück
- 93
- Druckstück
- 94
- Druckstück
- 95
- Druckstück
- 96
- Druckstück
- 98
- Reibbelag
- 101
- Tilgerfeder
- 102
- Tilgerfeder
- 103
- Tilgerfeder
- 104
- Tilgerfeder
- 105
- Tilgerfeder
- 106
- Tilgerfeder
- 108
- Halterung
- 109
- Halterung
- 110
- Halterung
- 112
- Topfwandung
- 113
- Topfboden
- 114
- Durchgangsloch
- 116
- Haltezungen
- 118
- Befestigungslasche
- 119
- Befestigungslasche
- 121
- Kopplungsnase
- 122
- Kopplungsnase
- 123
- Kopplungsnase
- 131
- Ausnehmung
- 132
- Ausnehmung
- 133
- Ausnehmung
- 141
- Abstützschenkel
- 142
- Abstützschenkel
- 144
- Verbindungssegment
- 150
- Grundkörper
- 152
- gerundete Aussparung
- 154
- Abstützschenkel
- 155
- eckige Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0782674 B1 [0002]
- EP 0980479 B1 [0002]
- DE 102007021233 A1 [0014, 0029]
