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Die Erfindung betrifft eine Druckplattenbaugruppe für eine Reibungskupplung, eine Kupplungseinrichtung, insbesondere eine Reibungskupplung, für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine sowie eines Getriebes, sowie eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat.
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Kupplungseinrichtungen bzw. Kupplungen sind weitgehend bekannt. Sie sind zur meist reibschlüssigen Drehmoment-Übertragung zwischen Kupplungselementen, wie zum Beispiel zwischen Anpressplatten und Kupplungsscheiben eingerichtet. Dabei können Sie den Drehmoment-Übertragungspfad je nach Anforderung öffnen und schließen. Dabei sind entsprechende Kräfte zur Anpassung der Kupplungselemente zu variieren. Dementsprechend sind an die Kupplungseinrichtung gekoppelte Bauteile unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt.
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In Reibungskupplungen werden Drehmomente in der Kupplung üblicherweise mittels Blattfedern übertragen, die an Drehmoment-übertragenden Bauteilen, wie zum Beispiel dem Kupplungsdeckel und der Anpressplatte, angenietet sind. Die Blattfedern haben dabei die Funktionen der Übertragung des Motor-Drehmoments sowie der Generierung von Abhub zwecks Öffnen der Kupplung.
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In der Kupplung kann es vereinzelt zu hohen sogenannten Impactmomenten kommen, also zu stoßartigen Belastungen, wodurch die Blattfedern und Niete stark belastet werden und einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind. Insofern die Drehmoment-Übertragungsrichtung umgekehrt wird und somit ein sogenannter Schubbetrieb vorliegt, werden die Blattfedern ungünstig auf Knickung belastet.
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Im normalerweise auftretenden Zugbetrieb werden die Niete auf Scherung belastet.
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Die
DE 10 2014 208 678 A1 offenbart einen Bolzen für eine Reibkupplung sowie die Reibkupplung selbst, wobei vorgesehen ist, dass der Bolzen zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Deckel der Reibkupplung und der Anpressplatte eingesetzt ist.
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Die
DE 10 2013 233 233 A1 offenbart eine Kupplungsvorrichtung mit einer Anpressplatte und einer Tellerfeder, bei der mittels Bolzen zwischen der Tellerfeder und der Anpressplatte ein Drehmoment von der Tellerfeder auf die Anpressplatte übertragbar ist. Dabei wird mittels des Bolzens der radiale äußere Bereich der Tellerfeder mechanisch fest mit der Anpressplatte direkt gekoppelt.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Baugruppe bzw. eine Kupplungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine kostengünstige Bauart mit einer langen Lebensdauer und einem geringen Bauraum vereint. Dabei soll insbesondere die Robustheit der Kupplungseinrichtung gegenüber Impactmomenten erhöht sein.
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Druckplattenbaugruppe nach Anspruch 1 und durch die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Druckplattenbaugruppe sind in den Unteransprüchen 2-8 angegeben.
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Ergänzend wird eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat, insbesondere mit einer Verbrennungskraftmaschine, und einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung nach Anspruch 10 zur Verfügung gestellt.
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Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Begriffe radial, axial und Umfangsrichtung beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Drehachse der Druckplattenbaugruppe bzw. der damit ausgestalteten Kupplungseinrichtung.
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Die Erfindung betrifft eine Druckplattenbaugruppe, welche einen Kupplungsdeckel sowie eine Anpressplatte und axial zwischen dem Kupplungsdeckel und der Anpressplatte zumindest ein Drehmomentübertragungselement, insbesondere eine Blattfeder, umfasst, das mit einem ersten axialen Ende mechanisch an den Kupplungsdeckel angeschlossen ist und mit einem zweiten axialen Ende mechanisch an die Anpressplatte angeschlossen ist. Zumindest einer der mechanischen Anschlüsse des Drehmomentübertragungselements ist derart ausgeführt, dass eine Relativ-Rotationsgleitbewegung in der mechanischen Befestigung des jeweiligen axialen Endes des Drehmomentübertragungselements gegenüber dem jeweiligen Anschluss-Bauteil Kupplungsdeckel bzw. Anpressplatte ausführbar ist, dem das jeweilige axiale Ende zugewandt ist. Diese Rotationsgleitbewegung ist ein Reibvorgang, der nur möglich ist, wenn ein sehr hohes Drehmoment zwischen Kupplungsdeckel und Anpressplatte wirkt.
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Das bedeutet, dass das Drehmomentübertragungselement bzw. die bevorzugt angeordnete Blattfeder in axialer Richtung fest an der Anpressplatte sowie auch am Kupplungsdeckel angeschlossen ist. Zumindest an einem der beiden Enden des Drehmomentübertragungselement ist vorgesehen, dass die mechanische Befestigung des Drehmomentübertragungselement derart ausgeführt ist, dass es ab einem definierten Grenzmoment zu einem Rutschvorgang kommen kann, sodass eine Relativ-Rotationsbewegung zwischen Kupplungsdeckel und Anpressplatte ausgeführt werden kann, wenn das anliegende Drehmoment hoch genug ist, ein Reibmoment im Bereich des gleitfähigen Anschlusses des Drehmomentübertragungselementes zu überwinden.
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Ein solches Grenzmoment Mg kann zum Beispiel in Bezug zu einem anliegenden Drehmoment M, welches zumindest rechnerisch zu einer Knickung der angeordneten Drehmomentübertragungselemente bzw. Blattfedern führen würde, das folgende Verhältnis aufweisen: Mg ≤ 0,8M.
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Entsprechend ist abgesichert, dass es vor einer Knickung eines Drehmomentübertragungselements zu einem Rutschvorgang kommt, der aufgrund von durchgeführter Umwandlung von Arbeit in Wärmeenergie bei dem Reibvorgang zu einer Verringerung der in die Drehmomentübertragungselemente eingeleiteten Energie führt.
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Das bedeutet, dass bei dem Rutschvorgang das Drehmomentübertragungselement bzw. die Blattfeder in Umfangrichtung bewegt wird bzw. das Anschluss-Bauteil, an dem das Drehmomentübertragungselement reibschlüssig angeordnet ist, sich in Bezug zum Drehmomentübertragungselement verdreht.
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Zumindest eine der aneinander anliegenden Flächen, auf denen die Gleitbewegung ausgeführt wird, kann dabei gegebenenfalls mit aus einem Material gebildet sein bzw. mit einem Belag versehen sein, dass bzw. der in Zusammenwirkung mit der jeweils anderen Gleitfläche einen Reibfaktor von µ≥0,6 aufweist.
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Ein Teil der bei einer stoßartigen Belastung, wie zu bei einem sogenannten Impact, aufgebrachten Energie kann so abgebaut werden, wodurch die Belastungen an Blattfeder und Niete zur Verbindung der Blattfeder mit Anpressplatte oder Kupplungsdeckel abnehmen.
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Das Drehmomentübertragungselement bzw. die Blattfeder ist weiterhin dafür eingerichtet, ein an der Druckplattenbaugruppe anliegendes Drehmoment innerhalb der Druckplattenbaugruppe zu übertragen und den Abdruck der Anpressplatte von einer Reibscheibe zu realisieren.
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Vorzugsweise ist der gleitfähige Anschluss des Drehmomentübertragungselements am Kupplungsdeckel realisiert. Das bedeutet jedoch nicht, dass eine Ausführung, bei der der gleitfähige Anschluss des Drehmomentübertragungselements an der Anpressplatte realisiert ist, oder auch einen Kupplungsdeckel sowie an Anpressplatte ausgeführt ist, ausgeschlossen sein soll.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Druckplattenbaugruppe zumindest ein Rutschblech aufweist, welches mit einem Ende des Drehmomentübertragungselements verbunden ist und an dem eine Aussparung ausbildenden Material des Anschluss-Bauteils anliegt. Das bedeutet, dass das Rutschblech unter Aufbringung einer Normalkraft an das Anschluss-Bauteil andrückt, um somit bei einer Relativ-Rotationsbewegung eine Reibkraft bzw. ein Reibmoment zwischen Rutschblech und Anschluss-Bauteil hervorzurufen.
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Die mechanische Verbindung des Rutschblechs mit dem Drehmomentübertragungselement, welches vorzugsweise eine Blattfeder ist, ist vorteilhafterweise mittels einer ersten Nietverbindung realisiert. Das axial gegenüberliegende Ende des Drehmomentübertragungselements ist vorzugsweise mittels einer zweiten Nietverbindung an dem jeweils anderen Bauteil von Kupplungsdeckel und Anpressplatte angeschlossen.
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Die Aussparung kann dabei derart ausgebildet sein, dass die die Aussparung radial begrenzenden Materialbereiche des Anschluss-Bauteils axial lateral zueinander versetzt sind, wobei das Rutschblech dann eine im Wesentlichen ebene Ausgestaltung aufweist, sodass das Rutschblech an axial einander zugewandten Seiten der die Aussparung ausbildenden und radial begrenzenden Materialbereiche anliegt. Demzufolge klemmt das Rutschblech zwischen den axial gegenüberliegenden Seiten des Anschluss-Bauteils und rutscht bei Anlage eines entsprechenden Drehmomentes an diesen Materialbereichen, die im Wesentlichen, zumindest im Bereich der Anlage des Rutschblechs, miteinander fluchten.
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Insbesondere kann die Aussparung umfangsseitig begrenzt sein. Das bedeutet, dass die Aussparung die Form eines Fensters oder einer Lücke in dem Anschluss-Bauteil, insbesondere dem Kupplungsdeckel, aufweist. Eine solche Aussparung ist vorzugsweise in der radial äußeren Hälfte des Anschluss-Bauteils, wie zu Beispiel des Kupplungsdeckels, vorgesehen.
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In dieser Ausführungsform bietet es sich an, dass an wenigstens einer umfangsseitigen Begrenzung der Aussparung eine Federeinrichtung vorhanden ist, die zur umfangsseitigen federnden Abstützung des Drehmomentübertragungselements dient. Bei entsprechender Auslegung der bestehenden Reibverhältnisse, der Anpresskraft sowie der Federrate der Federeinrichtung kann somit selbsttätig aufgrund gespannter Federeinrichtung eine Rückstellung einer Rutschbewegung des Rutschbleches erfolgen, sodass bei erneuter stoßartiger Belastung eine wiederholte Verschiebung des Rutschbleches möglich ist.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Aussparung ringförmig ausgestaltet ist. Das bedeutet, dass die Aussparung um 360° in dem Anschluss-Bauteil, wie zu Beispiel den Kupplungsdeckel, ausgebildet ist, wobei selbstverständlich dann Überbrückungselemente vorzusehen sind, um die durch die Aussparung voneinander abgeteilten radialen Teile des Anschluss-Bauteils mechanisch miteinander zu koppeln und dem Anschluss-Bauteil die erforderliche Festigkeit zu verleihen.
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In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Drehmomentübertragungselement ein Langloch aufweist und eine Bolzenverbindung zwecks mechanischer Verbindung des Drehmomentübertragungselements mit dem Anschluss-Bauteil durch das Langloch hindurch führt, sodass der Bolzen der Bolzenverbindung in dem Langloch unter Ausführung einer Relativ-Rotationsgleitbewegung zwischen dem Drehmomentübertragungselement und den Anschluss-Bauteil verlagerbar ist.
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Die Federeinheit wirkt dabei derart auf das Drehmomentübertragungselement, dass das Drehmomentübertragungselement mit einer Normalkraft auf wenigstens eines der Bauteile, die in Bezug zum Drehmomentübertragungselement eine Relativ-Rotationsbewegung ausführen können, drückt. Aufgrund der Ausübung der Normalkraft wird bei Ausführung der Relativ-Rotationsbewegung eine Reibkraft zwischen dem Drehmomentübertragungselement und dem daran anliegenden Bauteilen, wie zum Beispiel dem Kopf einer Bolzenverbindung oder auch dem Kupplungsdeckel, erzeugt, welche in einem entsprechenden Reibmoment resultiert.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kupplungseinrichtung, insbesondere eine Reibungskupplung, die für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine sowie eines Getriebes vorgesehen ist. Diese Kupplungseinrichtung umfasst eine erfindungsgemäße Druckplattenbaugruppe sowie eine Kupplungsscheibe, die mittels der Anpressplatte mit einer axialen Anpresskraft beaufschlagbar ist, zur Erzeugung einer Reibkraft an der Kupplungsscheibe zwecks reibschlüssiger Übertragung eines Drehmoments.
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Die Erfindung ergänzend wird zudem eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat, insbesondere mit einer Verbrennungskraftmaschine, und einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung sowie mit einem Getriebe zur Verfügung gestellt, wobei die Kupplungseinrichtung mit der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe mechanisch verbunden ist.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
- 1: eine erfindungsgemäße Druckplattenbaugruppe einer ersten Ausführungsform in einem Teilschnitt;
- 2: einen Ausschnitt aus einer Ansicht von unten von der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckplattenbaugruppe;
- 3: eine erfindungsgemäße Druckplattenbaugruppe einer zweiten Ausführungsform in einem Teilschnitt;
- 4: eine vergrößerte Ansicht des in 3 angedeuteten Details X.
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Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckplattenbaugruppe 1 ist in 1 im Teilschnitt dargestellt.
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Auf einer gemeinsamen Rotationsachse 2 sind ein Kupplungsdeckel 10 sowie eine Anpressplatte im Wesentlichen planparallel zueinander angeordnet.
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Zwischen dem Kupplungsdeckel 10 und der Anpressplatte 20 befindet sich ein Drehmomentübertragungselement 40, hier als Blattfeder ausgestaltet. Das Drehmomentübertragungselement 40 ist mit einem ersten axialen Ende 41 mechanisch mit dem Kupplungsdeckel 10 gekoppelt, und mit einem zweiten axialen Ende mechanisch mit der Anpressplatte 20 gekoppelt.
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Die mechanische Kopplung des Drehmomentübertragungselements 40 mit dem Kupplungsdeckel 10 erfolgt über ein Rutschblech 50, welches in axialer Richtung an dem Kupplungsdeckel 10 anliegt. Der Kupplungsdeckel 10 ist somit das Anschluss-Bauteil 30, dem gegenüber das Drehmomentübertragungselement 40 eine Relativ-Rotationsgleitbewegung ausführt. Das Drehmomentübertragungselement 40 ist mit dem Rutschblech 50 mittels einer ersten Nietverbindung 80 fest verbunden. Mit der Anpressplatte 20 ist das Drehmomentübertragungselement 40 mittels einer zweiten Nietverbindung 81 fest verbunden.
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Es ist ersichtlich, dass das Rutschblech 50 in einer im Kupplungsdeckel 10 vorgesehenen Aussparung 60 positioniert ist. Die Aussparung 60 ist dabei derart ausgebildet, dass ein erster radial begrenzender Materialbereich 61 und ein zweiter radial begrenzender Materialbereich 62 des Kupplungsdeckels 10 einen Lateralversatz 63 zueinander aufweisen. Dies ermöglicht die Anordnung eines im Wesentlichen eben ausgestalteten Rutschblechs 50 in der Aussparung und Anlage des Rutschblechs 50 an axial gegenüberliegenden Seiten des Kupplungsdeckels 10. Entsprechend ist das Rutschblech 50 in der Aussparung 60 eingeklemmt und es müssen relativ geringe axiale Kräfte auf das Rutschblech 50 wirken, um dieses an den Kupplungsdeckel 10 anzudrücken.
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2 zeigt in einem Ausschnitt eine Ansicht von unten dieser Ausgestaltung der Druckplattenbaugruppe 1.
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Deutlich ersichtlich ist hier die kreisringsegmentförmige Aussparung 60 im Kupplungsdeckel 10. Weiterhin ist erkennbar, dass das Rutschblech 50 in der Betrachtungsrichtung hinter dem ersten radial begrenzenden Materialbereich 61 liegt und vor dem radial gegenüberliegenden zweiten radial begrenzenden Materialbereich 62. Erkennbar ist zudem, dass bei Einleitung der Normalkraft 71 eine daraus resultierende Reibkraft 72 entgegen der Relativ-Rotationsgleitbewegung 43 erzeugt wird, die eingetragene Arbeit in Wärme umwandelt und demzufolge im Drehmomentübertragungspfad angeschlossene Elemente, wie zum Beispiel die Drehmomentübertragungselemente 40, entlastet.
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In dieser Ansicht ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Druckplattenbaugruppe ersichtlich, nämlich eine in Umfangsrichtung vorgesehene Abstützung durch eine Federeinrichtung 70, auf der sich das Rutschblech 50 in Umfangsrichtung abstützen kann, insofern es zu einer Rutschbewegung kommt. Die Federeinrichtung 70 wiederum stützt sich in Umfangsrichtung an der ersten umfangseitigen Begrenzung 64 der Aussparung 60 ab, die einer zweiten umfangseitigen Begrenzung 65 gegenüberliegt, wobei die beiden umfangseitigen Begrenzungen 64,65 zusammen mit den radial begrenzenden Materialbereichen 61,62 zusammen die Aussparung 60 definieren.
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Eine weitere mögliche Ausführungsform ist in 3 dargestellt, wobei auch hier wieder Kupplungsdeckel 10 und Anpressplatte 20 koaxial zueinander angeordnet sind und mittels eines Drehmomentübertragungselements 40 axial miteinander gekoppelt sind. Hier ist allerdings vorgesehen, dass die mechanische Verbindung des Drehmomentübertragungselements 40 mit dem Kupplungsdeckel 10 durch eine Bolzenverbindung 100 realisiert ist, deren Bolzen 110 durch ein Langloch 90 in dem Drehmomentübertragungselement 40 verläuft. Zwischen dem Kupplungsdeckel 10 und einem Bolzenkopf 111 des Bolzens 110 ist eine Federeinheit 120 in Form einer Druckfeder angeordnet, die das Drehmomentübertragungselement 40, welches auch hier als Blattfeder ausgestaltet ist, in axialer Richtung an den Bolzenkopf 111 drückt.
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Die dabei auftretenden Kräfte sind vergrößert in der das in 3 angedeutete Detail X vergrößert darstellenden 4 ersichtlich. Die Federeinheit 120 bewirkt eine Normalkraft 71 auf das Drehmomentübertragungselement 40, sodass dieses an den Bolzenkopf 111 gedrückt wird. Eine entsprechende Reaktionskraft entsteht natürlich auch an der Berührungsstelle zwischen Federeinheit 120 und Drehmomentübertragungselement 40. Bei Ausführung einer Relativ-Rotationsbewegung zwischen Anpressplatte 20 und Kupplungsdeckel 10 kommt es zu einer Verschiebung des Bolzens 110 im Langloch 90 des Drehmomentübertragungselements 40. Dabei reibt das Drehmomentübertragungselement 40 an der Federeinheit 120 sowie auch am Bolzenkopf 111, so dass eine entsprechende Reibkraft 72 bzw. ein Reibmoment generiert wird, welche bzw. welches der weiteren Verdrehung entgegenwirkt.
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Mit der hier vorgeschlagenen Druckplattenbaugruppe sowie der damit ausgestalteten Reibkupplung wird somit eine technische Lösung zur Verfügung gestellt, die eine kostengünstige Herstellung mit einer langen Lebensdauer und geringem Bauraum kombiniert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckplattenbaugruppe
- 2
- Rotationsachse
- 10
- Kupplungsdeckel
- 20
- Anpressplatte
- 30
- Anschluss-Bauteil
- 40
- Drehmomentübertragungselement
- 41
- erstes axiales Ende
- 42
- zweites axiales Ende
- 43
- Relativ-Rotationsgleitbewegung
- 50
- Rutschblech
- 60
- Aussparung
- 61
- erster radial begrenzender Materialbereich
- 62
- zweiter radial begrenzender Materialbereich
- 63
- Lateralversatz
- 64
- erste umfangsseitige Begrenzung
- 65
- zweite umfangsseitige Begrenzung
- 70
- Federeinrichtung
- 71
- Normalkraft
- 72
- Reibkraft
- 80
- erste Nietverbindung
- 81
- zweite Nietverbindung
- 90
- Langloch
- 100
- Bolzenverbindung
- 110
- Bolzen
- 111
- Bolzenkopf
- 120
- Federeinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014208678 A1 [0006]
- DE 102013233233 A1 [0007]
