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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für zumindest eine um eine Drehachse angeordnete Reibungskupplung mit einer ein Betätigungselement der zumindest einen Reibungskupplung entlang eines Betätigungswegs belastenden, um die Drehachse angeordneten Hülse mit einem Ringbord, einem im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse angeordneten Hebelaktor mit einem radial innen gabelförmig in den Ringbord eingreifenden und radial außen elastisch an einer Grundplatte aufgenommenen Hebel, einer radial mittels eines Aktors und einem Spindeltrieb verlagerbaren, eine Lagerung mit radial verlagerbarem Hebelpunkt zwischen Grundplatte und Hebel bildenden Traverse und ein Kupplungssystem mit dieser.
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Gattungsgemäße Betätigungsvorrichtungen dienen der Betätigung von um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Reibungskupplungen, um das über die Reibungskupplung zu übertragende Drehmoment zu steuern. Hierzu sind beispielsweise aus der
DE 10 2004 009 832 A1 sogenannte Hebelaktoren bekannt, die einen im Wesentlichen senkrecht angeordneten Hebel aufweisen, der mittels seiner gabelförmig ausgebildeten Hebelspitzen eine um die Drehachse angeordnete Hülse axial entlang eines Betätigungswegs verlagert und damit ein Betätigungselement, beispielsweise eine Tellerfeder oder Hebelfeder einer trocken betriebenen Reibungskupplung oder einen Betätigungskolben einer nass betriebenen Reibungskupplung betätigt. Hierbei bildet das Betätigungselement unter Vorspannung von eingangsseitigen und ausgangsseitigen Reibflächen der Reibungskupplung einen Reibschluss aus, wobei die Vorspannung durch eine radial innen an dem Betätigungselement erfolgende axiale Beaufschlagung gesteuert und damit je nach Ausbildung der Reibungskupplung der Reibschluss unter Ausbildung einer zwischenzeitlichen Schlupfphase ausgebildet oder gelöst wird.
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Der Hebel des Hebelaktors ist radial beabstandet zu den Hebelspitzen mit einer Grundplatte elastisch verbunden. Zwischen dem Hebel und der Grundplatte ist eine radial verlagerbare Traverse angeordnet, die mittels Rollen auf Rollflächen des Hebels und der Grundplatte abrollt und gegenüber dem Hebel einen Hebelpunkt bildet. Die Hebelspitzen des Hebels werden dabei mittels eines Aktors verlagert, indem die Traverse radial von einem Aktor, beispielsweise einem Elektromotor mit Spindeltrieb oder einem hydraulischen Zylinder, verlagert wird. Aus der
DE 10 2008 026 994 A1 ist eine konstruktiv ausgebildete Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung mit einem Hebelaktor bekannt, mittels der eine Reibungskupplung zur Betätigung von dem Hebel über die Hülse druckbeaufschlagt wird, beispielsweise auf- oder zugedrückt wird.
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Ähnliche Hebelausrücker sind bereits grundsätzlich aus der
DE 10 2007 027 175 A1 und der
DE 37 08 841 A1 bekannt. Aus der
DE 10 2010 025 408 A1 ist zudem eine Betätigungsvorrichtung mit einem Hebelaktor bekannt, der eine im nicht belasteten Zustand offene Reibungskupplung auf Zug beaufschlagt und damit zuzieht.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Betätigungsvorrichtung für zumindest eine Reibungskupplung. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine Betätigungsvorrichtung für zumindest eine Reibungskupplung vorzuschlagen, die eine verbesserte Betätigung der zumindest einen Reibungskupplung ermöglicht. Zudem ist Aufgabe der Erfindung, ein Kupplungssystem mit zumindest einer Reibungskupplung mit verbesserter Betätigungsvorrichtung vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 9 und 10 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Die vorgeschlagene Betätigungsvorrichtung dient der Betätigung zumindest einer um eine Drehachse angeordneten Reibungskupplung. Die zumindest eine Reibungskupplung kann trocken oder nass betrieben sein. Die zumindest eine Reibungskupplung kann zugezogen oder aufgezogen sein. Die Betätigung der zumindest einen Reibungskupplung erfolgt mittels eines Betätigungselements der zumindest einen Reibungskupplung entlang eines Betätigungswegs. Bei einer trocken betriebenen Reibungskupplung kann das Betätigungselement als Tellerfeder, Hebelfeder oder dergleichen ausgebildet sein. Eine nass betriebene Reibungskupplung kann mehrere abwechselnd geschichtete eingangs- und ausgangsseitig drehschlüssig befestigte Lamellen aufweisen, die von dem Betätigungselement, beispielsweise einem Kolbenblech oder dergleichen gegen einen Endanschlag verspannt werden. Hierbei wird das Betätigungselement jeweils drehentkoppelt von einer um die Drehachse angeordneten Hülse mit einem Ringbord axial belastet.
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Die Betätigungsvorrichtung weist zur Betätigung der zumindest einen Reibungskupplung einen im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse angeordneten Hebelaktor auf, der mit einem Hebel versehen ist, dessen Hebelspitzen radial innen gabelförmig in den Ringbord eingreifen und der radial außen elastisch an einer Grundplatte aufgenommen ist. Beispielsweise kann die elastische Aufnahme des Hebels an der Grundplatte mittels zweier senkrecht zur radialen Erstreckung des Hebels beabstandeter Federelemente wie beispielsweise Schraubendruckfedern oder dergleichen vorgesehen sein.
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Zur Ausbildung eines radial verlagerbaren Hebelpunkts zwischen Hebelspitzen und elastischer Aufnahme des Hebels an der Grundplatte ist eine radial verlagerbare Traverse vorgesehen. Die Traverse wird mittels eines an der Grundplatte oder in anderer Weise ortsfest angebrachten Aktors bewirkt. Beispielsweise kann der Aktor als Elektromotor mit Spindeltrieb ausgebildet sein, wobei aus der Rotorbewegung des Elektromotors mittels des Spindeltriebs eine radiale, die Traverse verlagernde Bewegung erzeugt wird. Beispielsweise kann in den Rotor des Elektromotors eine Spindelmutter eingebracht oder eingearbeitet sein, die auf einem Spindelgewinde einer drehfest und axial verlagerbar vorgesehenen Spindel aufgenommen ist, wobei die Spindel fest mit der Traverse verbunden ist.
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Aufgrund der radialen Verlagerung der Traverse von radial außen nach radial innen ändert sich der Hebelpunkt des Hebels. Hieraus resultiert bei einer entsprechenden Profilierung einer Auflagefläche des Hebels für die Traverse und der Anordnung der Federelemente zwischen Hebel und Grundplatte eine Zugbewegung der Hebelspitzen entlang der Drehachse, die abhängig von der Ausbildung der Reibungskupplung einen Ein- beziehungsweise Ausrückvorgang bewirkt. Hierbei können Profilierung und Federelemente auf die Kraftverhältnisse in der Reibungskupplung so aufeinander abgestimmt sein, dass eine Betätigung der Reibungskupplung im Wesentlichen kraftfrei erfolgen kann.
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Aufgrund von Fertigungstoleranzen der Betätigungsvorrichtung sowie der Reibungskupplung, Achsversätzen zwischen der die Reibungskupplung antreibenden Kurbelwelle und der Getriebeeingangswelle eines nachfolgenden Getriebes und/oder dergleichen kann eine Schiefstellung des Hebels gegenüber der Reibungskupplung auftreten. Hierdurch können beispielsweise die Hebelspitzen des Hebels den Ringbord der Hülse ungleichmäßig beaufschlagen. Diese ungleiche Beaufschlagung kann wiederum zu sogenannten NVH-Belastungen (noise, vibration, harshness) führen. Es wird daher vorgeschlagen, die Lagerung des Hebels gegenüber der Grundplatte kippweich auszubilden. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, die Reibungskupplung in Verbindung mit einer kippweichen Lagerung des Hebels über die Traverse auf der Grundplatte als gezogene, bevorzugt als zugezogene, im lastfreien Zustand offene Reibungskupplung auszubilden. Hierbei zieht sich der Hebel mit seinen Hebelspitzen während der Kupplungsbetätigung in eine exakte Position bei gegebenenfalls nicht gleichmäßiger Anordnung der Hülse. Damit lassen sich auch insbesondere toleranzbedingte Höhenunterschiede der Hebelspitzen ausgleichen.
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Die kippweiche Lagerung kann im Gegensatz zu zwei beabstandeten Rollen des Stands der Technik mittels jeweils einer einzigen Rolle entlang einer Rollfläche an der Grundplatte und an dem Hebel ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass jeweils eine einzige Rolle an der Rollfläche des Hebels und eine weitere einzige Rolle auf der Rollfläche der Grundplatte abrollen. Dabei sind die Rollen insbesondere zur Vermeidung von Kippmomenten bevorzugt in derselben Ebene angeordnet. Die Rollen können jeweils mittels einer Achse in der Traverse, beispielsweise in einer Tasche der Traverse bevorzugt beidseitig verdrehbar, beispielsweise mittels Wälz- oder Gleitlagern gelagert sein. Soweit eine ausreichende Kippfähigkeit erhalten bleibt, kann unter einer einzigen Rolle auch ein Rollenpaar mit eng zueinander beabstandeten Rollenhälften zu verstehen sein. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, die Rollen radial auf gleicher Höhe an der Traverse anzubringen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung können die Rollflächen an den einander zugewandten Flächen der Grundplatte und des Hebels angeordnet sein. Dies bedeutet, dass die Rollen an der Traverse axial eng beabstandet aneinander angeordnet sind. Hierbei kann die Grundplatte axial zwischen der zumindest einen Reibungskupplung und dem Hebel angeordnet sein.
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In einer alternativen Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung können die Rollflächen an den voneinander abgewandten Flächen der Grundplatte und des Hebels angeordnet sein. Hierbei kann die Traverse die Grundplatte und den Hebel an entsprechenden Ausnehmungen wie beispielsweise radial erstreckten Längsschlitzen durchgreifende Abschnitte aufweisen, an welchen Abschnitten die jeweils einzige Rolle aufgenommen ist. In derartigen Ausführungsformen kann der Hebel axial zwischen der Grundplatte und der zumindest einen Reibungskupplung angeordnet sein.
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Die Betätigungsvorrichtung kann zwei Hebelaktoren und entsprechende Hülsen wie Betätigungshülsen aufweisen, wobei die Hebelaktoren um die Drehachse versetzt angeordnet sind, die Hülsen koaxial zueinander mit axial beabstandeten Ringborden und die Hebel axial versetzt zueinander mit axial versetzt auf die Ringborde zugreifenden Hebelspitzen ausgebildet sind. Die Hebelaktoren betätigen dabei jeweils eine von zwei Reibungskupplungen einer Doppelkupplung beispielsweise für ein Doppelkupplungsgetriebe mit koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen. Alternativ kann eine Doppelkupplung mit einer Anfahrkupplung und einer Nebenabtriebskupplung versehen sein.
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Die Grundplatte kann an dem Getriebegehäuse des Getriebes aufgenommen sein. Hierbei kann ein Unterzusammenbau der Betätigungsvorrichtung einschließlich der Hülse(n) an dem Getriebe befestigt sein. Alternativ kann die Grundplatte motorseitig oder an einer Kupplungsglocke angeordnet sein. Insbesondere bei einer nass betriebenen Reibungskupplung oder einer Doppelkupplung mit zwei nass betriebenen Reibungskupplungen kann die Betätigungsvorrichtung in ein die Reibungskupplung oder Doppelkupplung aufnehmendes Getriebegehäuse mit gemeinsamem Ölraum integriert sein. Dabei können die Aktoren durch entsprechende Öffnungen außen am Getriebegehäuse angeflanscht sein oder in den Ölraum aufgenommen sein.
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Die Grundplatte kann als Guss-, Schmiede- oder Blechteil ausgebildet sein.
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Das vorgeschlagene Kupplungssystem enthält zumindest eine gezogen betätigte, bevorzugt nass betriebene Reibungskupplung und eine diese betätigende Betätigungsvorrichtung wie vorgeschlagen, wobei die zumindest eine Reibungskupplung und die Betätigungsvorrichtung eine Baueinheit bilden. Hierdurch kann das Kupplungssystem, beispielsweise vor dem Einbau, bei Einlernvorgängen nach der Endmontage, bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten und/oder dergleichen im Wesentlichen autark geprüft, kalibriert und/oder parametriert werden. Die für den Betrieb des Kupplungssystems notwendigen Daten, insbesondere Kalibrations-, Parametrierdaten, Fehlerspeichereinträge und/oder dergleichen können dabei in einer Vorortelektronik des Aktors oder der Aktoren gespeichert und beispielsweise laufend adaptiert werden. Desweiteren kann bei einer Aufnahme der Hebel und der zumindest einen Reibungskupplung auf derselben Grundplatte die Toleranzkette verbessert werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des vorgeschlagenen Kupplungssystems enthält zwei bevorzugt nass betriebene, als Doppelkupplung ausgebildete Reibungskupplungen mit einer Betätigungsvorrichtung wie vorgeschlagen. Hierbei sind zwei jeweils eine Reibungskupplung betätigende Hebelaktoren um die Drehachse um einen vorgegebenen Versatzwinkel zwischen 90° und 120°, insbesondere zwischen 110° und 115° versetzt angeordnet. Auf diese Weise kann die Betätigungsvorrichtung bauraumsparend in Umfangslücken zwischen Getriebeaugen von Getriebeausgangswellen eines Doppelkupplungsgetriebes und diese axial überlappend eingefügt werden. Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Ansicht eines Getriebes mit einer Betätigungsvorrichtung mit zwei Hebelaktoren,
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2 einen Schnitt durch ein Kupplungssystem mit der Betätigungsvorrichtung der 1 entlang des Schnitts A-A der 1,
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3 eine der Darstellung der 1 entsprechende Ansicht mit einer gegenüber der Betätigungsvorrichtung der 1 abgeänderten Betätigungsvorrichtung
und
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4 einen der Darstellung der 2 entsprechenden Schnitt der Betätigungsvorrichtung der 3 entlang des Schnitts B-B.
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Die 1 und 2 zeigen in Ansicht beziehungsweise im Schnitt das als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildete Getriebe 100 mit den koaxial um die Drehachse d angeordneten Getriebeeingangswellen 111, 112 mit der Betätigungsvorrichtung 1 (1) beziehungsweise einen Schnitt durch die Betätigungsvorrichtung 1 zur Betätigung zweier eine Doppelkupplung bildenden, nicht detailliert dargestellten Reibungskupplungen 200, 201 (2). Die Betätigungsvorrichtung 1 enthält die Grundplatte 2, 2', wobei der obere Teil der 2 eine aus Guss hergestellte Grundplatte 2 und der untere Teil der 2 in einer Alternative eine aus Blech hergestellte Grundplatte 2' zeigt. Nachfolgend werden die Grundplatten 2, 2' einheitlich und beide Grundplatten zusammenfassend als Grundplatte 2 beschrieben. Auf der Grundplatte 2 sind zwei Hebelaktoren 3, 4 um den Versatzwinkel α zwischen 110° bis 115° zueinander angeordnet und damit in den Zwischenraum zwischen den beiden Getriebeaugen 113, 114 der Getriebeausgangswellen 115, 116 des Getriebes 100 eingepasst.
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Die Hebelaktoren 3, 4, enthalten jeweils einen an der Grundplatte 2 aufgenommenen Aktor 5, 6 mit dem Elektromotor 7, 8 und dem Spindeltrieb 9, 10. Der Rotor 11, 12 dient dabei als Spindelmutter des Spindeltriebs 9, 10, die Spindel 13, 14 ist drehfest und axial verlagerbar in dem Elektromotor 7, 8 aufgenommen und endseitig mit der Traverse 15, 16 verbunden. Die Traverse 15, 16 weist jeweils Rollen 17, 18, 19, 20 auf.
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Jeder Hebelaktor 3, 4 weist einen Hebel 21, 22 auf, die auf der Grundplatte 2 radial außen mittels der Federelemente 23, 24, die hier als in Umfangsrichtung beabstandete Schraubendruckfedern 25, 26 ausgebildet sind, elastisch aufgenommen sind. Die Schraubendruckfedern sind in einem mit der Grundplatte 2 verbundenen Topf 27, 28 aufgenommen, wobei die Hebel 21, 22 zwischen den mit der Grundplatte 2 verbundenen Rückhaltern 29, 30 und den Schraubendruckfedern 25, 26 eingespannt sind. Radial innen weisen die Hebel 21, 22 gabelförmig ausgebildete Hebelspitzen 31, 32 mit balligen, von den Reibungskupplungen 200, 201 abgewandten Beaufschlagungsflächen 33, 34 auf, die an den Ringbord 35, 36 der konzentrisch um die Drehachse d angeordneten Hülsen 37, 38 angelegt sind.
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Die Traversen 15, 16 greifen jeweils zwischen die Grundplatte 2 und die Hebel 21, 22 ein. Die Rollen 17, 18 rollen auf Rollflächen 39, 40 der Hebel 21, 22 und die Rollen 19, 20 auf Rollflächen 41, 42 der Grundplatte 2. Die Rollflächen 39, 40 weisen eine axiale Profilierung entlang ihrer radialen Erstreckung auf, um beispielsweise ein Kraft/Weg-Verhalten an die Betätigungskräfte der Reibungskupplungen 200, 201 anzupassen.
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Die Traversen 15, 16 mit ihren Rollen 17, 18, 19, 20 bilden einen radial verlagerbaren Hebelpunkt zwischen den Hebeln 21, 22 und der Grundplatte 2, so dass bei einer radialen Verlagerung jeweils einer Traverse 15, 16 der Hebel 21, 22 um den Hebelpunkt verkippt und die Hebelspitzen 31, 32 entgegen der Wirkung der Federelemente 23, 24 bei einer Verlagerung der Traverse 15, 16 nach radial innen eine Zugbewegung auf die jeweilige Hülse 37, 38 ausübt und je nach Ausbildung der Reibungskupplung 200, 201 als zugezogene oder aufgezogene Reibungskupplung diese schließt oder öffnet.
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Bei einer radialen Rückverlagerung der Traverse 15, 16 wird die Reibungskupplung 200, 201 in umgekehrter Weise bevorzugt zwangsweise wieder geöffnet beziehungsweise geschlossen. Je nach Lage der Traverse 15, 16 können schlupfende Zustände der Reibungskupplung 200, 201 definiert gehalten beziehungsweise eingestellt werden.
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Infolge der Ausbildung jeweils lediglich einer einzigen, auf einer einzigen Rollfläche 39, 40 eines Hebels 21, 22 abrollenden Rolle 17, 18 und einer einzigen, auf einer einzigen Rollfläche 41, 42 der Grundplatte 2 abrollenden Rolle 19, 20 wird ermöglicht, dass sich die Hebelspitzen 31, 32 eines Hebels 21, 22 gleichmäßig an den Ringbord 35, 36 anlegen können. Es versteht sich, dass die Rollen 17, 18, 19, 20 aus mehrteiligen Rollenelementen, beispielsweise als axial nebeneinander angeordnete Rollenelemente ausgebildet sein können, die auf einer einzigen Rollfläche abrollen. Hierbei kann aufgrund der Toleranzen der Bauteile, beispielsweise der Hebelspitzen 31, 32, der Hebel 21, 22, eines Achsversatzes zwischen Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und Getriebeeingangswellen 111, 112 und dergleichen ein Verkippen der Hebel 21, 22 um seine radiale Längsachse vorgesehen sein, indem beispielsweise die beiden beabstandeten Federelemente 23, 24 unterschiedlich stark beaufschlagt werden. Auf diese Weise kann eine einseitige Beaufschlagung der Ringborde 35, 36 und nachfolgend der Hülsen 37, 38 und Betätigungselemente der Reibungskupplungen 200, 201 vermieden oder zumindest verringert werden.
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Die 3 und 4 zeigen in der Darstellung der 1 und 2 eine gegenüber der Betätigungsvorrichtung 1 abgeänderte Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung 1a. Im Unterschied zu der Betätigungsvorrichtung 1, bei der die beiden Rollflächen 39, 41 beziehungsweise 40, 42 der Grundplatte 2 und der Hebel 21, 22 einander zugewandt ausgebildet sind, sind die Rollflächen 39a, 41a beziehungsweise 40a, 42a der Grundplatte 2a und der Hebel 21a, 22a auf den voneinander abgewandten Seiten der Grundplatte 2a und den Hebeln 21a, 22a angeordnet. Die Traverse 15a, 16a verbleibt dabei zwischen dem Hebel 21a, 22a und der Grundplatte 2a und weist jeweils axial erweiterte Abschnitte 43a, 44a, auf, die entsprechende Längsschlitze 45a, 46a, 47a in der Grundplatte 2a und in dem Hebel 21a, 22a durchgreifen und beidseitig die Rollen 17a, 18a, 19a bildende Rollenelemente 48a, 49a, 50a bilden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungsvorrichtung
- 1a
- Betätigungsvorrichtung
- 2
- Grundplatte
- 2'
- Grundplatte
- 2a
- Grundplatte
- 3
- Hebelaktor
- 4
- Hebelaktor
- 5
- Aktor
- 6
- Aktor
- 7
- Elektromotor
- 8
- Elektromotor
- 9
- Spindeltrieb
- 10
- Spindeltrieb
- 11
- Rotor
- 12
- Rotor
- 13
- Spindel
- 14
- Spindel
- 15
- Traverse
- 15a
- Traverse
- 16
- Traverse
- 16a
- Traverse
- 17
- Rolle
- 17a
- Rolle
- 18
- Rolle
- 18a
- Rolle
- 19
- Rolle
- 19a
- Rolle
- 20
- Rolle
- 21
- Hebel
- 21a
- Hebel
- 22
- Hebel
- 22a
- Hebel
- 23
- Federelement
- 24
- Federelement
- 25
- Schraubendruckfeder
- 26
- Schraubendruckfeder
- 27
- Topf
- 28
- Topf
- 29
- Rückhalter
- 30
- Rückhalter
- 31
- Hebelspitze
- 32
- Hebelspitze
- 33
- Beaufschlagungsfläche
- 34
- Beaufschlagungsfläche
- 35
- Ringbord
- 36
- Ringbord
- 37
- Hülse
- 38
- Hülse
- 39
- Rollfläche
- 39a
- Rollfläche
- 40
- Rollfläche
- 40a
- Rollfläche
- 41
- Rollfläche
- 41a
- Rollfläche
- 42
- Rollfläche
- 42a
- Rollfläche
- 43a
- Abschnitt
- 44a
- Abschnitt
- 45a
- Längsschlitz
- 46a
- Längsschlitz
- 47a
- Längsschlitz
- 48a
- Rollenelement
- 49a
- Rollenelement
- 50a
- Rollenelement
- 100
- Getriebe
- 111
- Getriebeeingangswelle
- 112
- Getriebeeingangswelle
- 113
- Getriebeauge
- 114
- Getriebeauge
- 115
- Getriebeausgangswelle
- 116
- Getriebeausgangswelle
- 200
- Reibungskupplung
- 201
- Reibungskupplung
- d
- Drehachse
- α
- Versatzwinkel
