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Die Erfindung betrifft eine Tellerfeder für eine Reibkupplung sowie eine Reibkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Konfigurationen von Tellerfedern und Reibkupplungen bekannt. Für viele Anwendungen sind diese Reibkupplungen beziehungsweise Tellerfedern jedoch zu aufwendig und nehmen zuviel Bauraum ein. Um dieses Problem zu lösen, sind zum Beispiel deckellose Reibkupplungen bekannt, wie sie zum Beispiel in der
DE 10 2011 085 826 beschrieben sind. Nachteilig bei solchen deckellosen Reibkupplungen ist jedoch, dass die Herstellung einer solchen deckelartig ausgebildeten Tellerfeder aufwendig und die Montage kompliziert ist.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung betrifft eine Tellerfeder für eine Reibkupplung, welche zumindest die folgenden Merkmale aufweist:
- – ein Scheibenelement mit einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser um eine zentrale Achse;
- – zumindest eine Momentenmitnahme am Außendurchmesser;
- – zumindest eine Vorspannzunge am Außendurchmesser;
- – zumindest ein Zentrierlappen zum Zentrieren der zentralen Achse in Bezug auf eine Rotationsachse einer Reibkupplung,
wobei sich das Scheibenelement in einer Ebene erstreckt und in dieser Ebene an einer Reibkupplung befestigbar ist.
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Die Tellerfeder ist dazu eingerichtet, auf eine Anpressplatte einer Reibkupplung zu wirken und diese gegen einen entsprechenden Reibpartner zu rücken oder von diesem zu lösen, bzw. ein Reibpaket aus einer Mehrzahl von zum Beispiel ausgangsseitigen Reiblamellen und eingangsseitigen Reibscheiben bezogen auf den Hauptmomentenverlauf zu verpressen oder zu lösen. Die Tellerfeder wird dabei durch den Antagonisten, eine Betätigungseinrichtung und gegebenenfalls zumindest einer Beabstandungsfeder in einem Reibpaket (zur Erzeugung eines Zwangshubs zwischen den Reibpartnern, gegenläufig bewegt, so dass die Anpressplatte entsprechend gelöst oder eingerückt wird. Zur Erzeugung der entsprechenden Kraft weist die Tellerfeder ein Scheibenelement auf, welches sich in einer Ebene erstreckt. Dabei ist die Ebene nicht rein mathematisch zu verstehen, sondern in der Regel ist der Querschnitt eines Segments der Tellerfeder in einer flachen Ebene gebildet; Jedoch ist jedes Segment der Tellerfeder für viele Anwendungen zur zentralen Achse der Tellerfeder geneigt, so dass die Tellerfeder insgesamt eine Kegelstumpfform ergibt. Das Scheibenelement weist dabei einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser auf, die konzentrisch um eine zentrale Achse angeordnet sind, so dass die eingebaute und zentrierte Tellerfeder frei von Unwucht um die Rotationsachse der Reibkupplung rotierbar ist. Weiterhin weist die Tellerfeder eine Momentenmitnahme auf, welche am Außendurchmesser angeordnet ist. Über diese Momentenmitnahme kann die Tellerfeder kraftschlüssig und/oder formschlüssig mitrotiert werden und so ohne rotatorische Relativbewegung zur Anpressplatte axial bewegt werden. Ganz besonders bevorzugt kann über die Tellerfeder ebenfalls ein Drehmoment auf die Anpressplatte übertragen werden.
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Weiterhin ist eine Vorspannzunge am Außendurchmesser vorgesehen, welche gegen ein festes Bauteil wirkt, zum Beispiel gegen die Gegenplatte, und eine Vorspannung der Tellerfeder bewirkt. Sowohl die Vorspannzunge als auch die Momentenmitnahme können dabei leicht aus der Ebene des Scheibenelements herausragen, um so eine Vorspannkraft zu erzeugen beziehungsweise eine geeignete Anbindung zu bilden.
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Weiterhin weist die Tellerfeder einen Zentrierlappen auf, mittels welchem die Tellerfeder zur Rotationsachse der Reibkupplung zentrierbar ist. Der Zentrierlappen kann dabei beispielsweise in einer Bohrung vorgesehen sein, durch die ein Zentrierbolzen geführt werden kann. Der Zentrierlappen hat dabei die Aufgabe, bei der Axialbewegung der Tellerfeder diese stets oder in Auslenkungszuständen, in denen es erforderlich ist, zentriert zu halten. Die Tellerfeder weist dabei keine Anbindungselemente auf, die sich um 90° abgeknickt nach unten oder oben erstrecken, wie es zum Beispiel bei der komplexen Ausgestaltung der Tellerfeder einer vorbekannten deckellosen Reibkupplung der Fall ist. Hierdurch ist die Tellerfeder besonders einfach zu fertigen und die Montage besonders einfach. Ganz besonders bevorzugt kann die Montage derart einfach ausführbar sein, dass dem Kunden die Elemente der Reibkupplung unmontiert geliefert werden können und dieser die Elemente in dem Anwendungsbereich, zum Beispiel einem Kraftfahrzeug, montiert.
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Die Tellerfeder kann sowohl in trockenlaufenden Reibkupplungen, insbesondere in gedrückten trockenlaufenden Reibkupplungen, als auch in nasslaufenden Reibkupplungen, insbesondere nasslaufenden Mehrscheibenlamellenkupplungen, insbesondere gedrückten nasslaufenden Reibkupplungen zum Einsatz kommen. Alternativ kann die Tellerfeder auch in einer gezogenen Anordnung in einer nasslaufenden oder trockenlaufenden Reibkupplung vorgesehen werden. Auch ein Einsatz in den jeweiligen gezogenen Varianten der Reibkupplungen ist erfindungsgemäß möglich.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Tellerfeder ist die Tellerfeder durch Stanzen und/oder Umformen aus einem Blech fertigbar.
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Die Tellerfeder ist im Wesentlichen in einer Ebene ausgebildet und daher den günstigen Verfahren Stanzen und Umformen aus Blechmaterial zugänglich. Insbesondere können Stanzen und Umformen in einem einzigen Fertigungsschritt, und bevorzugt mit einem einzigen Werkzeug ausgeführt werden, wobei nur geringe Umformradien notwendig sind. Ganz besonders bevorzugt kann dabei ein sehr dünnes Blech verwendet werden, wodurch zum einen die thermische Masse reduziert wird, zum anderen axialer Bauraum eingespart wird und darüber hinaus die Anpressplatte aufgrund des gestiegenen axialen Bauraums robuster ausgelegt werden kann. Ganz besonders bevorzugt ist die Tellerfeder aus einer 58CrV4-Legierung (Stahllegierung der europäischen Werkstoffnummer 1.8161: 0,58% Chrom und 0,12% Vanadium) gefertigt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Tellerfeder bildet die Tellerfeder einen einzigen Kontaktring für den Kraftrand einer Reibkupplung.
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In dieser bevorzugten Ausführungsform wird ein Drahtring eingespart, welcher in den vorbekannten Reibkupplungen zwischen einem Deckelteil und der Tellerfeder vorgesehen werden muss. Die Tellerfeder ist über den einen einzigen Kontaktring zum Beispiel auf eine (abgerundeten) Kante einer Gegenplatte lagerbar, so dass die Tellerfeder über die Kante verkippt werden kann und so die Kraft nach Art eines Hebels auf die Anpressplatte überträgt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch eine Gegenplatte für eine Reibkupplung vorgeschlagen, welche zumindest die folgenden Merkmale aufweist:
- – einen Reibbereich zum Aufnehmen eines Drehmoments durch eine Reibkraft;
- – einen Anschluss für eine Tellerfeder nach der obigen Beschreibung; und
- – einen Kraftrand, die dazu eingerichtet ist, dass die Tellerfeder darauf verkippbar ist.
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Die Gegenplatte umfasst einen scheibenartigen Reibbereich, der zu der korrespondierenden Anpressplatte angepasst ist und an den die Anpressplatte angepresst werden kann, so dass eine ausreichende Reibkraft entsteht, um ein Drehmoment zu übertragen. Weiterhin umfasst die Gegenplatte einen Anschluss für eine Tellerfeder nach der obigen Beschreibung, so dass die Tellerfeder direkt an der Gegenplatte fixierbar ist. Dadurch ist es möglich, auf einen Kupplungsdeckel zu verzichten und zugleich ist die Konstruktion der Tellerfeder besonders einfach. Weiterhin umfasst die Gegenplatte eine Lagerstelle, die dazu eingerichtet ist, dass die Tellerfeder mit ihrem einzigen Kontaktring darauf verkippbar ist, um die Anpressplatte einzurücken oder auszurücken. Diese Gegenplatte ermöglicht eine besonders einfache Gestaltung der Tellerfeder, bei der das Scheibenelement in einer Ebene ausgebildet ist. Zudem wir die Anzahl der Teile reduziert und die Montage vereinfacht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Gegenplatte ist der Anschluss als Haken ausgebildet, in die Tellerfeder mittels der Momentenmitnahme axial und rotatorisch fixierbar ist.
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Bei dieser Ausführungsvariante ist die Montage besonders einfach, weil die Tellerfeder mit ihrer Momentenmitnahme über den Anschluss geführt werden kann und durch Verdrehen der Tellerfeder unter den Haken geführt werden kann, so dass die Tellerfeder axial fixiert ist. Mittels des Hakens wird zudem das Drehmoment auf die Tellerfeder übertragen. Eine Sicherung kann dabei mittels eines Zentrierbolzens hergestellt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekte der Erfindung wird eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Antriebsstrang vorgeschlagen, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – eine Anpressplatte zum Übertragen eines Drehmoments mittels einer Reibkraft;
- – eine Gegenplatte nach der obigen Beschreibung zum Aufnehmen der Reibkraft und zum Weiterleiten des Drehmoments von der Anpressplatte;
- – eine Tellerfeder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eingerichtet ist, die Anpressplatte einzurücken, wobei die Tellerfeder an der Gegenplatte fixierbar und zentrierbar ist.
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Die Reibkupplung weist dabei eine Anpressplatte auf, welche gegen die Gegenplatte eingerückt werden kann und so infolge der Reibkraft ein Drehmoment auf die Gegenplatte überträgt. Sowohl die Anpressplatte als auch die Gegenplatte sind in Bezug auf die Rotationsachse der Reibkupplung zentriert und ebenfalls ist die Tellerfeder in Bezug auf die Anpressplatte und die Gegenplatte zentriert. In dieser besonders einfachen Gestaltung der Reibkupplung wird die Anpressplatte durch die Tellerfeder eingerückt und durch gegenläufiges Betätigen der Tellerfeder durch eine Betätigungseinrichtung wird die Tellerfeder gelöst und somit die Anpressplatte ausgerückt. Die Kräfte der Tellerfeder werden dabei über die Gegenplatte geleitet, an welcher die Tellerfeder befestigt ist. Um die Tellerfeder zu zentrieren, kann an der Gegenplatte zusätzlich ein Zentrierbolzen vorgesehen sein, welcher bevorzugt einstückig ausgebildet ist. Die hier vorgeschlagene Konfiguration der Reibkupplung ist besonders einfach im Aufbau und leicht zu montieren. Zudem wird eine geringe Anzahl von Bauteilen benötigt, wobei jedes dieser Bauteile kostengünstig herstellbar ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung weist die Reibkupplung weiterhin zwischen der Anpressplatte und der Gegenplatte zumindest eine Reibscheibe auf.
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Mittels der Reibscheibe zwischen Anpressplatte und der Gegenplatte kann die Anpressplatte rotatorisch in der Reibkupplung fixiert werden, so dass sie keine rotatorische Relativbewegung gegenüber der Gegenplatte und der Tellerfeder beschreibt. Die Reibscheibe kann dabei axial labil ausgeführt werden, weil sie zwischen Anpressplatte und Gegenplatte axial fixiert wird. Die Reibscheibe muss allein auf die Übertragung eines maximalen Drehmoments ausgelegt werden. Hierdurch kann die Reibscheibe besonders dünn ausgeführt werden, wodurch die Fertigungskosten weiter sinken.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass es mit der oben beschriebenen Tellerfeder möglich ist, die Reibkupplung aus nur 3 oder 4 Scheibenelementen zusammenzusetzen, nämlich der Tellerfeder, der Anpressplatte, der Gegenplatte und gegebenenfalls einer Reibscheibe. Dadurch wird die Montage derart erleichtert, dass sie auch einem Abnehmer der Kupplung zugemutet werden kann; wegen des deutlich geringeren Montageaufwands, und weil keine kostenintensiven speziellen Montagewerkzeuge benötigt werden, können die Komponenten der Reibkuppung im unmontierten Zustand vertrieben werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist die Tellerfeder mittels zumindest eines der folgenden Verbindungsmittel über den Zentrierlappen zu der Rotationsachse der Reibkupplung zentrierbar:
- – Schraube;
- – Niet; und
- – Bolzen.
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Über die Verwendung eines Verbindungsmittels zum Zentrieren der Tellerfeder mittels des Zentrierlappens wird die Montage der Tellerfeder in der Reibkupplung besonders vereinfacht. Insbesondere bei der Ausbildung des Anschlusses der Gegenplatte als Haken kann die Tellerfeder zunächst von Hand vormontiert werden und anschließend das Verbindungsmittel vorgesehen werden. Dabei ist ganz besonders bevorzugt eine Schraube vorzusehen, weil diese ein justierbares Befestigungsmittel ist und zugleich als Bolzen genutzt werden kann.
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Ebenfalls sind aber auch ein Niet, insbesondere ein Blindniet, und/oder ein Bolzen als Verbindungsmittel geeignet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist die Tellerfeder mittels eines Abstützrings und/oder eines Drahtrings über das Verbindungsmittel vorspannbar.
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Zur Erzeugung einer Federvorspannung auf die Tellerfeder ist es vorteilhaft, einen Abstützring vorzusehen, welcher zwischen dem Verbindungsmittel und der Tellerfeder vorzusehen ist und die Tellerfeder vorspannt. Ebenfalls kann ein Drahtring vorgesehen werden, welcher in einer ähnlichen Anordnung die gleiche Aufgabe erfüllt. Auch diese Elemente zur Vorspannung der Tellerfeder sind besonders einfach zu montieren und kostengünstig in der Herstellung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle und einem Antriebsstrang und einer Reibkupplung gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden.
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Verschärft wird die Bauraumsituation bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Die oben beschriebene Tellerfeder ermöglicht einen besonders einfachen und daher kostengünstigen Aufbau der Reibkupplung. Darüber hinaus benötigt eine solche Reibkupplung nur einen geringen Bauraum und ist daher ganz besonders für Kleinwagen geeignet. Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht, Leistung eingeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beispielsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen Fox oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
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Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
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1: einen Ausschnitt einer Reibkupplung in einer ersten Konfiguration,
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2: einen Ausschnitt einer Reibkupplung in einer zweiten Konfiguration,
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3: eine Tellerfeder,
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4: ein Segment einer Tellerfeder,
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5: ein Kraftfahrzeug mit einer Reibkupplung.
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In 1 ist ein Ausschnitt einer Reibkupplung 2 mit einer Tellerfeder 1 gezeigt. Die Tellerfeder 1 weist ein Scheibenelement 3 auf, welches über seine Momentenmitnahme 6 und den Anschluss 16 der Gegenplatte 14 in der Reibkupplung 2 befestigt ist. Hierbei ist der Anschluss 16 als Haken ausgebildet. Die Tellerfeder 1 ist gegenüber der Rotationsachse 10 der Reibkupplung 2 mittels eines Verbindungsmittels 21, hier als Schraube ausgeführt, und einen Abstützring 22 zentriert und vorgespannt. Weiterhin ist die Vorspannzunge 7 an der Gegenplatte 14 gelagert. Die Tellerfeder 1 bildet mit dem Kraftrand 13 der Gegenplatte 14 einen einzigen Kontaktring 12, über den die Tellerfeder 1 verkippbar ist. In dieser Konfiguration rückt die Tellerfeder 1 die Anpressplatte 19 ein, so dass eine Anpresskraft auf die Reibscheibe 20 und die Gegenplatte 14 beziehungsweise deren Reibbereich 15 ausgeübt wird.
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In 2 ist eine ähnliche Konfiguration wie in 1 gezeigt, wobei hier anstelle des Abstützrings 22 ein Drahtring 23 vorgesehen ist. In dieser Perspektive ist zudem ein Zentrierlappen 8 zu erkennen, welcher mit dem Verbindungsmittel 21 zusammenwirkt, so dass die Tellerfeder 1 gegenüber der Rotationsachse 10 zentriert ist.
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In 3 ist eine Tellerfeder 1 gezeigt, die einen Innendurchmesser 4 und einen Außendurchmesser 5 aufweist, die konzentrisch um die zentrale Achse 9 angeordnet sind. Am Außenumfang 5 sind Laschen 29 vorgesehen, von denen zumindest eine Lasche 29 eine Momentenmitnahme 6 und eine Vorspannzunge 7 aufweisen. Im Außenbereich des Scheibenelements 3 ist zudem eine Mehrzahl von Zentrierlappen 8 vorgesehen.
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In 4 ist ein Segment einer Tellerfeder 1 gezeigt, wobei hier zu erkennen ist, dass das Scheibenelement 3 in einer Ebene angeordnet ist und sich ebenfalls die Momentenmitnahme 6 und die Vorspannzunge 7 sowie auch der Zentrierlappen 8 in dieser Ebene 11 befinden.
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In 5 ist ein Kraftfahrzeug 24 mit einer Antriebseinheit 25 gezeigt, welche mit ihrer Motorachse 28 quer zur Längsachse 27 vor der Fahrerkabine 26 angeordnet ist. Die Antriebseinheit 25 ist hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, welche über eine Abtriebswelle 17 mittels einer Reibkupplung 2 mit einem hier rein schematisch dargestellten Antriebsstrang 18 verbunden ist.
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Mit der hier vorgeschlagenen Tellerfeder und Gegenplatte ist eine besonders einfache Konfiguration einer Reibkupplung möglich, die besonders bevorzugt kundenseitig montiert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tellerfeder
- 2
- Reibkupplung
- 3
- Scheibenelement
- 4
- Innendurchmesser
- 5
- Außendurchmesser
- 6
- Momentenmitnahme
- 7
- Vorspannzunge
- 8
- Zentrierlappen
- 9
- zentrale Achse
- 10
- Rotationsachse
- 11
- Ebene
- 12
- Kontaktring
- 13
- Kraftrand
- 14
- Gegenplatte
- 15
- Reibbereich
- 16
- Anschluss
- 17
- Abtriebswelle
- 18
- Antriebsstrang
- 19
- Anpressplatte
- 20
- Reibscheibe
- 21
- Verbindungsmittel
- 22
- Abstützring
- 23
- Drahtring
- 24
- Kraftfahrzeug
- 25
- Antriebseinheit
- 26
- Fahrerkabine
- 27
- Längsachse
- 28
- Motorachse
- 29
- Lasche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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