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Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung umfassend einen Außenlamellenträger mit daran verschiebbar angeordneten Außenlamellen und einen Innenlamellenträger mit daran verschiebbar angeordneten Innenlamellen, wobei die Außen- und die Innenlamellen ein Lamellenpaket bilden und in axialer Richtung einander abwechselnd angeordnet sind und durch axiales Verschieben in Reibschluss miteinander bringbar sind.
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Eine solche Kupplungseinrichtung kommt bekannterweise zur temporären Herstellung eines Momente übertragenden Kraftschlusses zwischen einer Antriebswelle einer Brennkraftmaschine oder eines Elektromotors und einer zu einem Getriebe laufenden Abtriebswelle zum Einsatz. Die Kupplungseinrichtung umfasst üblicherweise, wenn sie als Einfachkupplung ausgeführt ist, einen Außenlamellenträger mit daran axial verschiebbaren Außenlamellen, einen Innenlamellenträger mit daran axial verschiebbaren Innenlamellen, die zwischen die Außenlamellen greifen, sowie ein Druckelement üblicherweise in Form eines Druckkopfes, das axial bewegbar ist, um das Lamellenpaket axial zusammenzudrücken. Der Außenlamellenträger ist beispielsweise mit der Antriebswelle verbunden, während der Innenlamellenträger mit der zum Getriebe führenden Abtriebswelle verbunden ist. Durch Zusammendrücken des Lamellenpakets wird ein Kraft- respektive Reibschluss erwirkt, sodass von der Antriebswelle über den Außenlamellenträger eingebrachte Momente über das Lamellenpaket auf den Innenlamellenträger und über diesen auf die Abtriebswelle zum Getriebe geleitet werden können. Die Funktionsweise einer solchen Kupplungseinrichtung ist bekannt.
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Eine solche Kupplungseinrichtung, üblicherweise auch Lamellenkupplung genannt, kann also zwischen einem geöffneten Zustand, in dem das Lamellenpaket nicht zusammengedrückt ist und folglich kein Kraft- oder Reinschluss gegeben ist, und einem betätigten Zustand, in dem das Lamellenpaket zur Übertragung des Drehmoments zusammengedrückt ist, verstellt werden. Nach dem Betätigen der Kupplung ist es zur Beendigung der Momentenübertragung erforderlich, die Kupplung wieder zu öffnen, das heißt, dass die Einzellamellen des Lamellenpakets aus ihrem Kraft- oder Reibschluss gebracht werden müssen. Dies geschieht, in dem das Betätigungselement, beispielsweise der Drucktopf, entlastet wird, sodass auf das Lamellenpaket kein Druck mehr lastet und die Lamellen sich wieder voneinander lösen können. Dies gelingt jedoch nicht immer vollständig, sodass das Problem bestehen kann, dass im geöffneten Zustand der Lamellenkupplung noch Drehmomente zwischen den Lamellen übertragen werden können, was insbesondere bei nasslaufenden Lamellenkupplungen der Fall ist. Diese trotz geöffneter Kupplung noch übertragenen Drehmomente werden auch Schleppmomente genannt.
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Um für ein schnelleres Öffnen des Lamellenpakets zu sorgen, ist aus
EP 2 510 251 B1 eine Kupplungseinrichtung bekannt, bei der durch Integration elastischer Rückstelleinrichtungen das Lamellenpaket nach Entlastung aktiv geöffnet wird. Bei der dortigen Kupplung ist in einem ersten Lamellensatz, also beispielsweise den Außenlamellen, eine Federeinrichtung zum Bereitstellen einer ersten Rückstellkraft vorgesehen, mittels der die beispielsweise am Außenlamellenträger geführten benachbarten Lamellen in axialer Richtung voneinander beabstandbar sind, sie können also aktiv auseinandergedrückt werden. Im anderen Lamellensatz, im beschriebenen Beispiel also dem Innenlamellensatz, sind die zwischen die Außenlamellen greifenden Innenlamellen entsprechend wellenförmig geformt und hierüber elastisch verformbar oder federnd ausgebildet, sie sind also in der Lage, eine zweite Rückstellkraft in diesem zweiten Lamellensatz zu erzeugen. Wir das Lamellenpaket zusammengedrückt, so werden sowohl die zwischen die Außenlamellen integrierten Federeinrichtungen als auch die selbstfedernden Innenlamellen zusammengedrückt, es bauen sich beide Rückstellkräfte im Außenlamellen- und im Innenlamellensatz auf. Bei Entlastung drücken die einzelnen Rückstellkräfte die einzelnen Lamellen wieder auseinander. Da jedoch in beiden Lamellensätzen axiale Rückstellkräfte wirken, werden demzufolge während des Entspannungsvorgangs die verschiedenen Lamellen zumindest temporär noch geringfügig gegeneinandergedrückt.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Kupplungseinrichtung anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Kupplungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Außenlamellen oder der Innenlamellen bei axialem Druck elastisch deformierbar ausgeführt sind und zumindest zwischen den elastisch deformierbaren Lamellen eine ebenfalls bei axialem Druck elastisch deformierbare Federeinrichtung vorgesehen ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung sind ebenfalls elastisch deformierbare, mithin also federnd ausgebildete Außen- oder Innenlamellen vorgesehen, wie auch eine oder mehrere entsprechende deformierbare Federeinrichtungen, mithin also zwei unterschiedliche Elemente, die bei zusammengedrücktem Lamellenpaket separate Rückstellkräfte aufbauen. Jedoch sind erfindungsgemäß diese unterschiedlichen Rückstellmittel nur in einem Lamellensatz respektive in einer Lamellenebene integriert. Das heißt, dass beispielsweise nur ein Teil oder alle Außenlamellen elastisch verformbar respektive federnd ausgeführt sind, wobei zwischen den elastisch verformbaren Außenlamellen entsprechende deformierbare Federeinrichtungen, üblicherweise federnde Metallringe, eingesetzt sind. Die Innenlamellen sind nicht federnd ausgeführt. Auch ein umgekehrter Aufbau mit elastisch federnden Innenlamellen und zwischen diese gesetzten Federeinrichtungen ist denkbar, in diesem Fall sind dann die Außenlamellen weder verformt noch sind im Außenlamellensatz separate Federeinrichtungen vorgesehen.
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Es erfolgt also der Aufbau der Rückstellkräfte ausschließlich innerhalb eines Lamellensatzes, sodass nur beispielsweise die Außenlamellen aktiv auseinandergeschoben werden, auf die Innenlamellen wirkt keine Rückstellkraft. Diese werden lediglich mitgenommen, also nicht über eine Rückstellkraft mit den Außenlamellen gekoppelt. Letztlich führt dies zu einem besseren Öffnen des Lamellenpakets und zu einer Reduktion etwaiger Schleppmomente.
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Zweckmäßig ist es, wenn alle Außen- oder alle Innenlamellen elastisch deformierbar aufgeführt sind und zwischen jedes elastische Lamellenpaar eine Federeinrichtung gesetzt ist. Das heißt, dass das Lamellenpaket über die gesamte axiale Länge an jeder Position im Außen- oder Innenlamellensatz aktiv geöffnet wird, was ein noch schnelleres und schleppmomentarmes oder schleppmomentfreies Öffnen ermöglicht.
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Je nach dem, welche Lamellen das Lamellenpaket axial begrenzen, erfolgt zweckmäßigerweise die Integration der Rückstelleinrichtungen. Bei einer axialen Begrenzung des Lamellenpakets über zwei Außenlamellen sind zweckmäßigerweise die Außenlamellen elastisch deformierbar und die Federeinrichtungen in dem Außenlamellensatz integriert. Bei einer axialen Begrenzung des Lamellenpakets über zwei Innenlamellen sind demgegenüber die Innenlamellen elastisch deformierbar und im Innenlamellensatz die Federeinrichtungen integriert. Das heißt, dass zweckmäßigerweise immer der größere Lamellensatz federnd ausgeführt wird.
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Zweckmäßig ist es, wenn das oder die Federeinrichtungen im unbelasteten Zustand des Lamellenpakets an den benachbarten Außen- oder Innenlamellen abgestützt sind. In diesem Fall sind die Federeinrichtungen auch im unbelasteten, also geöffneten Zustand des Lamellenpakets axial nicht verschiebbar, sodass es zu keiner Geräuscherzeugung resultierend aus einer axialen Bewegung der Federeinrichtungen kommt.
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Die Ausführung der Außen- oder Innenlamellen als Federlamellen erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, sie um den Umfang gewellt auszuführen. Das heißt, dass sie eine aufgeprägte Wellenform, beispielsweise eine Sinusform, aufweisen, mithin also mit den Wellenbergen abwechselnd seitlich aus der Mittenebene vorspringen. In diese Mittenebene kann eine solche gewellte Lamelle zusammengedrückt werden, worüber der Aufbau der Rückstellkraft erfolgt.
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Als Federeinrichtung wird zweckmäßigerweise eine ringförmige Wellfeder verwendet. Auch diese in Umfangsrichtung gewellte Wellfeder weist vorzugsweise eine Sinusform auf, mit beidseits vorspringenden Wellenbergen, die ebenfalls in die Mittenebene zum Aufbau der Rückstellkraft gedrückt werden können.
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Zweckmäßigerweise sind die gewählten Außen- oder Innenlamellen und die Wellfedern derart bezüglich einander angeordnet, dass im unbelasteten Zustand des Lamellenpakets stets die Wellenberge einer Außen- oder Innenlamelle zueinander gerichtet sind. Das heißt, dass stets ein Lamellenwellenberg auf einen Wellfederberg trifft und es zu einer entsprechenden Verformung beim Zusammendrücken kommt.
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Bei den Außenlamellen handelt es sich bevorzugt um Stahllamellen, während die Innenlamellen Reiblamellen sind, umfassend einen ringförmigen Träger, zumeist eine Metallträger, der beidseits mit einem Reibbelag versehen ist. Alternativ kann es sich natürlich auch bei den Außenlamellen um Reiblamellen und bei den Innenlamellen um Stahllamellen handeln.
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Die Kupplungseinrichtung ist zweckmäßigerweise eine nasslaufende Kupplungseinrichtung, wobei es sich bei dieser auch um eine Doppelkupplung handeln kann, umfassend zwei Teilkupplungen jeweils umfassend einen Außen- und Innenlamellenträger mit entsprechenden Außen- und Innenlamellen, wobei jede Teilkupplung erfindungsgemäß ausgeführt ist, wie vorstehend beschrieben.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 Eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung,
- 2 eine vergrößerte Ansicht einer erfindungsgemäßen Lamellenanordnung einer ersten Ausführungsform,
- 3 eine Teilaufsicht auf die Lamellenanordnung aus 2, und
- 4 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Lamellenanordnung einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 1 in Form einer Doppelkupplung, umfassend eine erste Teilkupplung 2a sowie eine zweite Teilkupplung 2b, die im gezeigten Beispiel radial innerhalb der ersten Teilkupplung 2a liegt. Die erste Teilkupplung 2a weist in an sich bekannter Weise einen ersten Außenlamellenträger 3 auf, der in nicht näher gezeigter Weise über einen Koppelabschnitt mit einer Antriebswelle, die beispielsweise mit einer Brennkraftmaschine gekoppelt ist, verbunden ist. Am Außenlamellenträger 3 sind mehrere axial bewegbar an ihm geführte Außenlamellen 4 angeordnet.
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Vorgesehen ist des Weiteren ein Innenlamellenträger 5, der über einen Koppelabschnitt mit einer ersten Abtriebswelle 6a, die zu einem Getriebe führt, verbunden ist. Am Innenlamellenträger 5 sind mehrere axial bewegbar geführte Innenlamellen 7 angeordnet. Die Außen- und Innenlamellen 4, 7 bilden ein Lamellenpaket, das über ein Druckelement 8 in Form eines Drucktopfes bei Anliegen einer Axialkraft 9 zusammengedrückt werden kann, um einen Reibschluss zwischen den Lamellen 4, 7 zu erwirken, und um so ein über den Außenlamellenträger 3 eingetragenes Drehmoment über das reibschlüssig geschlossene Lamellenpaket an den Innenlamellenträger 5 und über diesen an die Abtriebswelle 6a zu transportieren.
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Die zweite Teilkupplung 2b umfasst ebenfalls einen Außenlamellenträger 10, der über einen Koppelring 11 mit dem ersten Außenlamellenträger 3 drehfest verbunden ist, er rotiert also permanent mit dem ersten Außenlamellenträger, wenn die Antriebswelle dreht. Am zweiten Außenlamellenträger 10 sind ebenfalls entsprechende Außenlamellen 12 axial bewegbar angeordnet.
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Vorgesehen ist ferner ein zweiter Innenalmellenträger 13, der über einen Verbindungsabschnitt mit einer Abtriebswelle 6b, die zu dem Getriebe führt, verbunden ist. Die Abtriebswellen 6a und 6b sind unterschiedlichen Getriebestufen zugeordnet, das heißt, dass über die jeweilige Teilkupplung 2a bzw. 2b unterschiedliche Getriebestufen geschaltet werden können. Am Innenlamellenträger 13 sind ebenfalls Innenlamellen 14 axial beweglich angeordnet. Die Lamellen 12 und 14 bilden auch hier ein axial zusammendrückbares Lamellenpaket. Zum Zusammendrücken ist auch hier ein Druckelement 15 vorgesehen, das axial bewegt werden kann. Hierzu ist das Druckelement 15, beispielsweise ein Drucktopf, exemplarisch mit einer Hebelfeder 16 gekoppelt, die an mehreren als Zentrierbolzen ausgeführten zentrierenden Bauteilen 17 zentriert ist und bei Anliegen einer entsprechenden Axialkraft 18 gedrückt wird, sodass sie um ihre Auflagerung an dem bzw. den zentrierenden Bauteilen 17 herumschwenkt. Durch diese Schwenkbewegung wird gleichzeitig das Druckelement 15, das an ihr spielfrei anliegt, axial bewegt, um das Lamellenpaket zusammenzudrücken.
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Bei einer Entlastung der Druckelemente 8, 15 werden die beiden Lamellenpakete, gebildet aus den Lamellen 4 und 7 bzw. 12 und 14 wieder entlastet, die Lamellen 4, 7 bzw. 12, 14 lösen ihren Reibschluss, die Drehmomentübertragung wird beendet. Um dieses Öffnen aktiv zu unterstützen, sind in den Lamellenpaketen beider Teilkupplungen 2a, 2b zusätzliche Federeinrichtungen 19, 20 integriert, die in gezeigtem Beispiel jeweils zwei Außenlamellen 4 bzw. 12 koppeln, also aktiv auseinanderführen. Eine solche Federeinrichtung 19, 20 ist bevorzugt als ringförmige Wellfeder ausgeführt.
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Zusätzlich sind auch die Außenlamellen 4 bzw. 12 federnd ausgeführt, bevorzugt ebenfalls gewellt. Beim Zusammendrücken der jeweiligen Lamellenpakete werden demzufolge sowohl die Außenlamellen 4 bzw. 12 deformiert, wie auch die die einzelnen Außenlamellen verbindenden bzw. koppelnden Federeinrichtungen 19 bzw. 20. Das heißt, dass sowohl über die deformierten Außenlamellen 4 bzw. 12 sowie über die deformierten Federeinrichtungen 19 bzw. 20 separate Rückstellkräfte aufgebaut werden, die jedoch beide axial wirken und in einer Ebene respektive in einem Lamellensatz, hier dem jeweiligen Außenlamellensatz, erzeugt werden bzw. wirken. Dies führt zu einem sehr schnellen Auseinanderführen der Außenlamellen 4, 12, die demzufolge sehr schnell aktiv von den Innenlamellen 7, 14, gelöst werden, die lediglich mitgeführt werden und ihrerseits nicht spezifisch in ihrer Geometrie ausgebildet sind.
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2 zeigt eine vergrößerte Prinzipdarstellung der Teilkupplung 2a, wobei die nachfolgenden Ausführungen auch zu den Folgefiguren in gleicher Weise für die Teilkupplung 2b gelten.
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Gezeigt ist der Außenlamellenträger 3 mit den an ihm in einer entsprechenden Verzahnung 21 axial bewegbar geführten Außenlamellen 4, bei denen es sich im gezeigten Beispiel um Stahllamellen handelt. Wie die Aufsicht gemäß 3 zeigt, sind die Außenlamellen 4 gewellt ausgeführt, wobei sie mit ihrer sinusförmigen Wellenform derart angeordnet sind, dass sie um den Umfang gesehen parallel verlaufen.
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Zwischen jeweils zwei Außenlamellen ist jeweils eine Federeinrichtung 19 gesetzt, die in 2 nur dem Grunde nach dargestellt ist. In der detaillierteren Aufsicht gemäß 3 ist die Federeinrichtung 19 als Wellfeder 22 dargestellt, die im geöffneten Zustand, der in 3 gezeigt ist, mit geringer Vorspannung an den benachbarten Außenlamellen 4 anliegt. Die Anordnung der Wellfeder 22 ist derart, dass ein Wellenberg an einer Seite jeweils an einem Wellenberg der benachbarten Außenlamelle 4 anliegt.
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2 zeigt des Weiteren den Innenlamellenträger 5 mit den daran vorgesehenen Innenlamellen 7, bei denen es sich um Reiblamellen handelt, die jeweils einen mittigen Träger 23 aufweisen, an dem beidseits Reibbeläge 24 aufgebracht sind. Auch die Innenlamellen sind an einer entsprechenden Verzahnung 25 des Innenlamellenträgers 5 axial bewegbar, sodass das gesamte Lamellenpaket gegen einen Anschlag 26 axial zusammengedrückt werden kann, wobei es während dieser Axialbewegung zu einer Verformung der gewellten Außenlamellen 4 und der Wellfedern 22 kommt, diese werden so weit als möglich plattgedrückt, sodass jedes dieser Elemente eine entsprechende Rückstellkraft aufbaut.
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Ersichtlich erfolgt die Integration der federnden Mittel nur in dem Außenlamellensatz, nachdem nur die Außenlamellen 4 federnd ausgeführt sind und zwischen diesen die Federeinrichtungen 19 integriert sind. Die Reiblamellen sind unverformt, es handelt sich um handelsübliche Reiblamellen.
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4 zeigt eine Ausführung der Teilkupplung 2a (Entsprechendes gilt wie bereits beschrieben auch für die Teilkupplung 2b), bei der die Außenlamellen 4 als Reiblamellen ausgeführt sind, während die Innenlamellen 7 bei dem hier etwas kürzeren Lamellenpaket als Stahllamellen ausgeführt sind. Wie 4 zeigt, weisen die beiden axial endständigen Reiblamellen 4 jeweils einen Träger 27 mit nur einseitig aufgebrachtem Reibbelag 28 auf, während die mittige Reiblamelle einen Träger 27 mit beidseits aufgebrachten Reibbelägen aufweist.
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Auch hier sind zwischen die Außenlamellen 4 die entsprechenden Federeinrichtungen 19, die in 4 wiederum nur dem Grunde nach angedeutet sind, und bei denen es sich bevorzugt ebenfalls um Wellfedern 22 handelt, integriert, sodass auch bei dieser Teilkupplungsausführung die Rückstellkräfte lediglich innerhalb des Außenlamellensatzes aufgebaut werden. Die Innenlamellen 7 als einfache Stahllamellen sind geometrisch nicht spezifisch ausgeführt, es handelt sich um einfache Ringlamellen.
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Wie die 2 und 4 zeigen, sind die Lamellen des „größeren“ Lamellensatzes federnd ausgeführt, zwischen ihnen sind die Federeinrichtungen 19, 20 angeordnet. In diesem Fall sind es jeweils die Außenlamellen 4. Im Falle einer Kupplungsausführung, bei der das Lamellenpaket durch die Innenlamellen axial begrenzt ist, ist es zweckmäßig, die Innenlamellen federnd auszuführen und zwischen die benachbarten Innenlamellen jeweils eine Federeinrichtung zu setzen, während die Außenlamellen geometrisch nicht verformt sind.
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Wenngleich das Ausführungsbeispiel gemäß 1 eine Doppelkupplung zeigt, ist es selbstverständlich denkbar, eine derartige Kupplungseinrichtung auch als Einfachkupplung auszuführen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungseinrichtung
- 2a
- erste Teilkupplung
- 2b
- zweite Teilkupplung
- 3
- erster Außenlamellenträger
- 4
- erste Außenlamellen
- 5
- erster Innenlamellenträger
- 6a
- erste Abtriebswelle
- 6b
- zweite Abtriebswelle
- 7
- erste Innenlamellen
- 8
- erstes Druckelement
- 9
- erste Axialkraft
- 10
- zweiter Außenlamellenträger
- 11
- Koppelring
- 12
- zweite Außenlamellen
- 13
- zweiter Innenalmellenträger
- 14
- zweite Innenlamellen
- 15
- zweites Druckelement
- 16
- Hebelfeder
- 17
- zentrierende Bauteile
- 18
- zweite Axialkraft
- 19
- erste Federeinrichtung
- 20
- zweite Federeinrichtung
- 21
- erste Verzahnung
- 22
- Wellfeder
- 23
- mittiger Träger
- 24
- Reibbelag
- 25
- zweite Verzahnung
- 26
- Anschlag
- 27
- Träger
- 28
- Reibbelag
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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