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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs.
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Aus der
deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2013 201 934.3 ist eine Kupplungsvorrichtung bekannt, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, mit einem Kupplungsdeckel und/ oder einem Schwungrad, einer bezüglich des Kupplungsdeckels und/oder dem Schwungrad drehfesten Gegendruckplatte und einer bezüglich des Kupplungsdeckels und/oder dem Schwungrad drehfesten und in axialer Richtung der Kupplungsvorrichtung begrenzt verlagerbaren Anpressplatte zur reibschlüssigen Klemmung einer Kupplungsscheibe zwischen der Anpressplatte und der Gegendruckplatte, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kupplungsdeckel und der Anpressplatte oder getriebeseitig von dem Schwungrad und der Anpressplatte eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung zur Verlagerung der Anpressplatte in axialer Richtung angeordnet ist. Zur genaueren Information über die Merkmale der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich auf die
deutsche Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2013 201 934.3 verwiesen. Die Lehre dieser Patentanmeldung ist als Bestandteil des vorliegenden Dokuments anzusehen. Merkmale dieser Patentanmeldung sind Merkmale des vorliegenden Dokuments.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Einrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere solleine Betätigungseinrichtung der Reibungskupplung vereinfacht sein. Insbesondere soll ein Ausrücklager entfallen. Insbesondere soll eine mechanische Kinematik entfallen. Insbesondere sollen Kabel oder hydraulische Strecken entfallen. Insbesondere soll eine Pumpe entfallen. Insbesondere soll ein Integrationsgrad erhöht sein. Insbesondere soll ein erforderlicher Bauraum reduziert sein. Insbesondere soll eine schnellere Betätigung einer Reibungskupplung ermöglicht sein. Insbesondere soll eine Bauteilanzahl reduziert sein. Insbesondere sollen Zwischenlager entfallen. Insbesondere soll eine Betätigungskraft variabler einstellbar sein. Insbesondere soll eine erhöhte Betätigungskraft bereitstellbar sein. Insbesondere soll ein Starten einer Brennkraftmaschine ermöglicht sein. Insbesondere soll ein zum Starten der Brennkraftmaschine ausreichend hohes Drehmoment bereitstellbar sein. Insbesondere soll eine Gewinnung elektrischer Energie ermöglicht sein. Insbesondere soll eine ausreichend hohe Drehzahl zum Antreiben einer elektrischen Maschine in einem Generatorbetrieb bereitstellbar sein. Insbesondere soll eine Gewinnung elektrischer Energie zum Betreiben einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung ermöglicht sein.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Einrichtung für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs, wobei die Einrichtung zum Öffnen und Schließen des Antriebsstrangs eine Reibungskupplung mit einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung zum direkten Betätigen der Reibungskupplung und eine als Motor und/oder als Generator betreibbare elektrische Maschine aufweist.
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Der Antriebsstrang kann eine Brennkraftmaschine aufweisen. Die Brennkraftmaschine kann eine Antriebswelle aufweisen. Die Antriebswelle kann einen Kurbelwelle sein. Der Antriebsstrang kann einen Drehschwingungsdämpfer aufweisen. Der Antriebsstrang kann ein Fahrzeuggetriebe aufweisen. Das Fahrzeuggetriebe kann eine Getriebeeingangswelle aufweisen. Der kann Antriebsstrang wenigstens ein antreibbares Fahrzeugrad aufweisen. Die Einrichtung kann in dem Antriebsstrang zwischen der Brennkraftmaschine und dem Fahrzeuggetriebe anordenbar sein. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein.
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Die Einrichtung kann eine Drehachse aufweisen. Die Reibungskupplung und die elektrische Maschinen können zur Drehachse konzentrisch angeordnet sein. Die Reibungskupplung und die elektrische Maschinen können auf der Drehachse nebeneinander angeordnet sein. Die Reibungskupplung kann fahrzeuggetriebeseitig angeordnet sein. Die elektrische Maschine kann brennkraftmaschinenseitig angeordnet sein.
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Die Reibungskupplung kann ein Gehäuseteil aufweisen. Die Reibungskupplung kann eine Druckplatte aufweisen. Die Druckplatte kann mit dem Gehäuseteil fest verbunden sein. Die Reibungskupplung kann eine Anpressplatte aufweisen. Die Anpressplatte kann relativ zu der Druckplatte in axialer Richtung zwischen einer eingerückten Betätigungsstellung und einer ausgerückten Betätigungsstellung begrenzt verlagerbar sein. Die Reibungskupplung kann eine Kupplungsscheibe aufweisen. Die Kupplungsscheibe kann Reibbeläge aufweisen. Die Kupplungsscheibe kann zur reibschlüssigen Leistungsübertragung zwischen der Druckplatte und der Anpressplatte einklemmbar sein.
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Die Reibungskupplung kann ein Kupplungseingangsteil aufweisen. Das Kupplungseingangsteil kann mit einer Antriebswelle der Brennkraftmaschine antriebsverbindbar sein. Die Reibungskupplung kann ein Kupplungsausgangsteil aufweisen. Das Kupplungsausgangsteil kann mit einer Eingangswelle des Getriebes antriebsverbindbar sein. Das Gehäuseteil, die Druckplatte und die Anpressplatte können zu dem Kupplungseingangsteil gehören. Die Kupplungsscheibe kann zu dem Kupplungsausgangsteil gehören.
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Die Reibungskupplung kann ausgehend von einer vollständig geöffneten Betätigungsstellung, in der zwischen dem Kupplungseingangsteil und einem Kupplungsausgangsteil im Wesentlichen keine Leistungsübertragung erfolgt, bis hin zu einer vollständig geschlossenen Betätigungsstellung, in der zwischen dem Kupplungseingangsteil und einem Kupplungsausgangsteil im Wesentlichen eine vollständige Leistungsübertragung erfolgt, betätigungsabhängig eine zunehmende Leistungsübertragung ermöglichen, wobei eine Leistungsübertragung zwischen dem Kupplungseingangsteil und dem Kupplungsausgangsteil reibschlüssig erfolgt. Umgekehrt kann ausgehend von einer vollständig geschlossenen Betätigungsstellung, in der zwischen dem Kupplungseingangsteil und einem Kupplungsausgangsteil im Wesentlichen eine vollständige Leistungsübertragung erfolgt, bis hin zu einer vollständig geöffneten Betätigungsstellung, in der zwischen dem Kupplungseingangsteil und einem Kupplungsausgangsteil im Wesentlichen keine Leistungsübertragung erfolgt, betätigungsabhängig eine abnehmende Leistungsübertragung ermöglicht sein.
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Die Reibungskupplung kann eine Einscheibenkupplung aufweisen. Die Reibungskupplung kann eine Mehrscheibenkupplung aufweisen. Die Reibungskupplung kann eine Trockenkupplung aufweisen. Die Reibungskupplung kann eine Nasskupplung aufweisen. Die Reibungskupplung kann eine gedrückte und/oder gezogene Kupplung aufweisen. Die Reibungskupplung kann automatisiert betätigbar sein.
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Die Reibungskupplung kann eine Betätigungseinrichtung aufweisen. Die Betätigungseinrichtung kann eine Federeinrichtung aufweisen. Die Federeinrichtung kann eine Tellerfeder aufweisen. Die Federeinrichtung kann die Anpressplatte in Kupplungsöffnungsrichtung und/oder in Kupplungsschließrichtung beaufschlagen. Die Betätigungseinrichtung kann einen elektromagnetischen Aktuator aufweisen. Der Aktuator kann ein Linearaktuator sein.
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Der Linearaktuator kann einen Axialstator, der dem Gehäuseteil der Reibungskupplung zugeordnet ist, aufweisen. Der Linearaktuator kann einen Axialtranslator, der der Anpressplatte der Reibungskupplung zugeordnet ist, aufweisen. Der Axialstator kann wenigstens einenersten Elektromagnet aufweisen. Der Axialtranslator kann wenigstens einenzweiten Elektromagnet aufweisen. Der Axialtranslator kann relativ zu dem Axialstatorin axialer Richtung zwischen einer eingerückten Betätigungsstellung und einer ausgerückten Betätigungsstellung begrenzt verlagerbar sein. Der Aktuator kann mithilfe einer Steuereinrichtung kontrollierbar sein. Der Axialstator kann mehrere Axialstator-Kreisbogenabschnitte aufweisen. Zwischen den Kreisbogenabschnitten des Axialstators können Axialstator-Lücken angeordnet sein. Der Axialtranslator kann mehrere Axialtranslator-Kreisbogenabschnitte aufweisen. Die Axialtranslator-Kreisbogenabschnitte können in den Axialstator-Lücken angeordnet sein. Mithilfe des Linearaktuators kann die Anpressplatte in Kupplungsöffnungsrichtung und/oder in Kupplungsschließrichtung beaufschlagbarsein. Die Reibungskupplung kann nach einem Push-Pull-Prinzip betätigbar sein.
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Die elektrische Maschine kann eine schlitzfrei sein. Die elektrische Maschine kann einen Stator, der dem Gehäuseteil der Reibungskupplung zugeordnet ist, und einen Rotor, der der Antriebswelle der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, aufweisen. Der Rotor kann radial innerhalb des Stators angeordnet sein. Der Stator kann wenigstens eine elektrische Spule aufweisen. Der Rotor kann wenigstens einen Permanentmagnet aufweisen. Die elektrische Maschine kann mithilfe einer Steuereinrichtung zwischen einem Motorbetrieb und einem Generatorbetrieb umschaltbar sein.
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Die Einrichtung kann zur Verbindung der elektrischen Maschine mit der Brennkraftmaschine ein Getriebe aufweisen. Das Getriebe kann radial innerhalb der elektrischen Maschine angeordnet sein. Das Getriebe kann ein harmonisches Getriebe mit einem elliptischen Wellengenerator, einem flexiblen Profil und einem Ringprofil sein. In diesem Zusammenhang wird auf die zur genaueren Information über die Merkmale der vorliegenden Erfindung ausdrücklich auf die Veröffentlichung
DE 100 57 594 A1 verwiesen. Die Lehre dieser Veröffentlichung ist als Bestandteil des vorliegenden Dokuments anzusehen. Merkmale dieser Veröffentlichung sind Merkmale des vorliegenden Dokuments. Der Wellengenerator kann radial außerhalb des flexiblen Profils und des Ringprofils angeordnet sein. Der Wellengenerator kann dem Rotor und das Ringprofil kann der Antriebswelle zugeordnet sein.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein elektromagnetisches Kupplungssystem mit eingebautem Startergenerator mit Reduzierung durch einen unkonventionellen harmonischen Getriebemechanismus.
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Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist eine Betätigungseinrichtung der Reibungskupplung vereinfacht. Ein Ausrücklager kann entfallen. Eine mechanische Kinematik kann entfallen. Kabel oder hydraulische Strecken können entfallen. Eine Pumpe kann entfallen. Ein Integrationsgrad ist erhöht. Ein erforderlicher Bauraum ist reduziert. Eine schnellere Betätigung einer Reibungskupplung ist ermöglicht. Eine Bauteilanzahl ist reduziert. Zwischenlager können entfallen. Eine Betätigungskraft ist variabler einstellbar. Eine erhöhte Betätigungskraft ist bereitstellbar. Ein Starten einer Brennkraftmaschine ist ermöglicht. Ein zum Starten der Brennkraftmaschine ausreichend hohes Drehmoment ist bereitstellbar. Eine Gewinnung elektrischer Energie ist ermöglicht. Eine ausreichend hohe Drehzahl zum Antreiben einer elektrischen Maschine in einem Generatorbetrieb ist bereitstellbar. Eine Gewinnung elektrischer Energie zum Betreiben einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung ist ermöglicht.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen schematisch und beispielhaft:
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1 eine Reibungskupplung mit einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung und einem integrierten Starter-Generator in perspektivischer Ansicht,
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2 eine Reibungskupplung mit einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung und einem integrierten Starter-Generator in Schnittansicht,
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3 einen Starter-Generator zusammengesetzt sowie in Explosionsdarstellung und
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4 ein Getriebe zur Verbindung eines Starter-Generators mit einer Kurbelwelle zusammengesetzt sowie in Explosionsdarstellung.
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1 zeigt eine Reibungskupplung 100 mit einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 102 und einem integrierten Starter-Generator 104 in perspektivischer Ansicht, 2 zeigt die Reibungskupplung 100 in Schnittansicht. 3 zeigt den Starter-Generator 104 zusammengesetzt sowie in Explosionsdarstellung. 4 zeigt ein Getriebe 106 zur Verbindung des Starter-Generators 104 mit einer Kurbelwelle 108 zusammengesetzt sowie in Explosionsdarstellung.
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Die Reibungskupplung 100 dient zur Anordnung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Fahrzeuggetriebe. Die Brennkraftmaschine weist die Kurbelwelle 108 auf.
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Die Reibungskupplung 100 weist eine Druckplatte 110 auf. Die Druckplatte 110 ist mit der Kurbelwelle 108 fest verbunden. Die Druckplatte 110 ist nach radial außen hin erweitert. Die Reibungskupplung 100 weist eine Anpressplatte 112 auf. Die Anpressplatte 112 ist mit der Druckplatte 110 drehfest verbunden. Die Anpressplatte 112 ist relativ zur Druckplatte 112 axial zwischen eine Öffnungsposition und einer Schließposition begrenzt verlagerbar. Die Anpressplatte 112 und die Druckplatte 112 gehören zu einem Eingangsteil der Reibungskupplung 100. Die Reibungskupplung 100 weist eine Kupplungsscheibe 114 auf. Die Kupplungsscheibe 114 weist Reibbeläge auf. Die Kupplungsscheibe 114 gehört zu einem Ausgangsteil der Reibungskupplung 100. Die Kupplungsscheibe 114 ist axial zwischen der Druckplatte 110 und der Anpressplatte 112 angeordnet. Die Kupplungsscheibe 114 ist zwischen der Druckplatte 110 und der Anpressplatte 112 einklemmbar, um reibschlüssig eine mechanische Leistung zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil zu übertragen.
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Die Betätigungseinrichtung 102 dient zur Verlagerung der Anpressplatte 112. Die Betätigungseinrichtung 102 ist als elektromagnetischer Linearaktuator ausgeführt. Die Betätigungseinrichtung 102 weist einen Axialstator 116 und einen Axialtranslator 118 auf. Der Axialtranslator 118 ist relativ zum Axialstator 116 axial zwischen eine Öffnungsposition und einer Schließposition begrenzt verlagerbar. Der Axialstator 116 ist mit der Druckplatte 110 fest verbunden. Der Axialstator 116 weist Axialstator-Kreisbogenabschnitte auf. Die Axialstator-Kreisbogenabschnitte sind an der radial erweiterten Druckplatte angeordnet. Zwischen den Axialstator-Kreisbogenabschnitten sind Lücken angeordnet. Der Axialtranslator 118 ist mit der Anpressplatte 112 betätigungsverbunden. Der Axialtranslator 118 weist Axialtranslator-Kreisbogenabschnitte auf. Die Axialtranslator-Kreisbogenabschnitte sind in den Lücken zwischen den Axialstator-Kreisbogenabschnitten angeordnet. Die Axialtranslator-Kreisbogenabschnitte sind in den Lücken zwischen den Axialstator-Kreisbogenabschnitten in Umfangsrichtung eng und in axialer Richtung begrenzt verlagerbar geführt. Die Kreisbogenabschnitte des Axialstators und des Axialtranslators bilden zusammen eine Ringform, die radial außerhalb der Anpressplatte 112 und der Kupplungsscheibe 114 angeordnet ist. Der Axialtranslator 118 weist Armabschnitte und ein Innenteil auf. Das Innenteil ist ringförmig ausgeführt. Die Armabschnitte verbinden das Innenteil und die Axialtranslator-Kreisbogenabschnitte. Das Innenteil ist über eine Tellerfeder kinematisch mit der Anpressplatte 112 verbunden.
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Der Axialstator 116 weist Elektromagnete auf. Der Axialtranslator 118 weist korrespondierende Elektromagnete auf. Die Elektromagnete weisen jeweils eine elektrische Spule und einen Kern auf. Eine entsprechende Bestromung der Elektromagnete bewirkt ein Öffnen bzw. Schließen der Reibungskupplung 100. In der dargestellten Position ist der Axialtranslator 118 mit seinen Kreisbogenabschnitten in die Lücken des Axialstators 116 axial eingerückt und die Reibungskupplung 100 ist geöffnet. Wenn der Axialtranslator 118 mit seinen Kreisbogenabschnitten aus den Lücken des Axialstators 116 axial ausrückt, in 2 nach rechts, schließt die Reibungskupplung 100.
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Der Starter-Generator 104 weist einen Stator-Ring 120 auf. An dem Stator-Ring 120 sind Elektromagnete mit Spulen, wie 122, angeordnet. Der Starter-Generator 104 weist einen Rotor-Ring 124 auf. An dem Rotor-Ring 124 sind Permanentmagnete, wie 126, angeordnet. Der Stator-Ring 120 ist gehäusefest angeordnet. Der Rotor-Ring 124 ist mit der Kurbelwelle 108 antriebsverbunden.
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Das Getriebe 106 ist zwischen dem Starter-Generator 104 und der Kurbelwelle 108 angeordnet. Das Getriebe 106 ist ein harmonisches Getriebe, das auch als Harmonic-Drive-Getriebe bezeichnet wird. Das Getriebe 106 weist einen Wellengenerator 128, der auch als Wave-Generator bezeichnet wird, ein flexibles Zahnprofil 130, das auch als Flexspline bezeichnet wird, und ein Ringprofil 132 mit Zähnen, das auch als Circularspline bezeichnet wird, auf. Das flexible Zahnprofil 130 und das Ringprofil 132 sind radial innerhalb des Wellengenerators 128 angeordnet. Der Wellengenerator 128 ist mit dem Rotor-Ring 124 des Starter-Generators 104 antriebsverbunden. Das flexible Zahnprofil 130 ist mit der Kurbelwelle 108 antriebsverbunden. Das Ringprofil 132 ist mit dem Stator-Ring 120 des Starter-Generators 104 fest verbunden. Das flexible Zahnprofil 130 und das Ringprofil 132 weisen eine geringe Zahndifferenz, beispielsweise von ein bis drei Zähnen, insbesondere von zwei Zähnen, auf. Damit kann ein ausreichendes Moment zum Starten der Brennkraftmaschine bei einem Starterbetrieb des Starter-Generators 104 sowie eine ausreichende Drehzahl zur Erzeugung elektrischer Energie bei einem Generatorbetrieb des Starter-Generators 104 bereitgestellt werden. Ein Verbindungsflansch 134 dient zur Verbindung des flexiblen Zahnprofils 130 und der Kurbelwelle 108. Der Wellengenerator 128 umfasst einen Innenring 136, Kugeln 138 und einen Außenring 140. Ein Befestigungsflansch 142 dient zur Verbindung des Ringprofils 132 und des Stator-Rings 120 des Starter-Generators 104.
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Zum Starten der Brennkraftmaschine wird die Reibungskupplung 100 zunächst mithilfe der Betätigungseinrichtung 102 geöffnet. Nachfolgend wird der Starter-Generator 104 im Generatorbetrieb betrieben und die Brennkraftmaschine gestartet. Nach dem Starten der Brennkraftmaschine kann die Reibungskupplung 100 mithilfe der Betätigungseinrichtung 102 zum Anfahren geschlossen werden. Nach dem Starten der Brennkraftmaschine kann der Starter-Generator 104 im Generatorbetrieb betrieben werden. Zum Kontrollieren der Betätigungseinrichtung 102 und/oder des Starter-Generators 104 dienen Steuergeräte.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Reibungskupplung
- 102
- Betätigungseinrichtung
- 104
- Starter-Generator
- 106
- Getriebe
- 108
- Kurbelwelle
- 110
- Druckplatte
- 112
- Anpressplatte
- 114
- Kupplungsscheibe
- 116
- Axialstator
- 118
- Axialtranslator
- 120
- Stator-Ring
- 122
- Spule
- 124
- Rotor-Ring
- 126
- Permanentmagnet
- 128
- Wellengenerator
- 130
- flexibles Zahnprofil
- 132
- Ringprofil
- 134
- Verbindungsflansch
- 136
- Innenring
- 138
- Kugeln
- 140
- Außenring
- 142
- Befestigungsflansch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013201934 [0002, 0002]
- DE 10057594 A1 [0014]
