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Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung für eine Parksperre eines Kraftfahrzeugs. Parksperren sind dazu vorgesehen, bei Betätigung durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs mit einer Sperrklinke in eine Verzahnung eines Parksperrenrades des Kraftfahrzeuggetriebes einzugreifen, um durch diesen Eingriff der Sperrklinke eine mit dem Parksperrenrad wirkverbundene Abtriebswelle des Getriebes gegen Rotation zu blockieren und somit ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs zu verhindern. Eine Verriegelungseinrichtung ist zur Verriegelung eines Betriebszustands der Parksperre, beispielsweise eines Eingriffs oder eines Nichteingriffs der Parksperre, vorgesehen.
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Beispielsweise geht aus der
DE 10 2012 215 418 A1 ein Verriegelungsmechanismus für eine Parksperre hervor. Der Verriegelungsmechanismus umfasst ein Stützbauteil, ein relativ zu dem Stützbauteil in wenigstens eine Verriegelungsstellung und aus dieser heraus bewegbares sowie in der Verriegelungsstellung verriegelbares Schaltbauteil, eine Riegelanordnung mit wenigstens einem Sperrkörper und wenigstens einem gesondert von dem Sperrkörper ausgebildeten Steuerkörper. Die Riegelanordnung ist zumindest dann, wenn sich das Schaltbauteil in der Verriegelungsstellung befindet, relativ zu dem Stützbauteil in eine Sperrstellung und aus dieser heraus verstellbar, wobei die Riegelanordnung in der Sperrstellung das Schaltbauteil in der Verriegelungsstellung verriegelt, und durch Verstellung der Riegelanordnung aus der Sperrstellung heraus wird eine Bewegung des Schaltbauteils aus der Verriegelungsstellung heraus freigegeben. Ferner ist ein von der Riegelanordnung gesondert ausgebildetes Betätigungselement, das zumindest dann, wenn sich das Schaltbauteil in der Verriegelungsstellung befindet, relativ zu dem Stützbauteil in eine aktive Stellung und aus dieser heraus verstellbar, wobei durch Verstellung des Betätigungselements in die aktive Stellung die Riegelanordnung in die Sperrstellung verstellt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine reibungsoptimierte Verriegelungseinrichtung zu schaffen, bei der die Toleranzen so wenig streuen, dass der Aktuator nur geringe Kräfte aufbringen muss.
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Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Eine erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung für eine Parksperre eines Kraftfahrzeugs umfasst ein verschiebbares Schaltelement, das dazu eingerichtet ist, einen Betriebszustand der Parksperre zu verriegeln, sowie eine mit dem Schaltelement wirkverbundene Sperranordnung mit einem Sperrkörper, wobei der Sperrkörper in eine dafür vorgesehene Ausnehmung an einem Gehäuse der Verriegelungseinrichtung angeordnet ist, wobei der Sperrkörper zwischen einer Sperrstellung und einer Freigabestellung der Sperranordnung in der Ausnehmung verschiebbar ist, wobei die Sperranordnung eine um eine Drehachse drehbare Sperrscheibe mit einer stirnseitig ausgebildeten Sperrfläche und einer darin ausgebildeten Einbuchtung zur Aufnahme des Sperrkörpers in der Freigabestellung aufweist, wobei der Sperrkörper in der Sperrstellung der Sperranordnung zwischen der Sperrfläche an der Sperranordnung und einer Sperrausnehmung an dem Schaltelement angeordnet ist, um das Schaltelement stationär am Gehäuse festzulegen, und wobei die Sperrscheibe drehfest mit einer Betätigungsscheibe verbunden ist, wobei ein Betätigungselement drehfest an der Betätigungsscheibe angeordnet ist, und wobei das Betätigungselement über einen damit wirkverbundenen Hubmagneten betätigbar ist.
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Mit anderen Worten wird eine Hubbewegung des Hubmagneten, also eine Linearbewegung zumindest mittelbar über das mit der Betätigungsscheibe wirkverbundene Betätigungselement in die Betätigungsscheibe eingeleitet, wobei die Betätigungsscheibe und die damit drehfest verbundene Sperrscheibe rotieren. Durch die Rotation der Sperrscheibe wird der Sperrkörper zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung der Sperranordnung geschaltet. Die Umwandlung der Hubbewegung des Hubmagneten in eine Rotation der Sperrscheibe und eine damit einhergehende Verschiebung des Sperrkörpers in der Ausnehmung am Gehäuse zwischen der Einbuchtung an der Sperrfläche und der Sperrausnehmung an dem Schaltelement ermöglicht eine kompakte sowie leistungsoptimierte Ausbildung der Verriegelungseinrichtung. Insbesondere kann dadurch ein Hubmagnet verwendet werden, der eine vergleichsweise geringe Kraft sowie einen geringen Hubweg aufweist.
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Unter einer Wirkverbindung ist zu verstehen das zwei Bauteile zumindest mittelbar, also über mindestens ein weiteres Bauteil, das zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist, miteinander verbunden sind oder direkt und somit unmittelbar miteinander verbunden sind. Unter einem Hubmagneten ist ein Aktuator zu verstehen.
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Vorzugsweise ist das Schaltelement als Welle ausgebildet und in Längsrichtung verschiebbar in dem Gehäuse geführt. Mithin ist der Sperrkörper quer zur Längsrichtung des Schaltelements in der Ausnehmung des Gehäuses verschiebbar.
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Bevorzugt weist die Sperrausnehmung an dem Schaltelement mindestens eine Rampe auf. Insbesondere weist die Sperrausnehmung an dem Schaltelement eine erste und eine zweite Rampe auf. Über die jeweilige Rampe kann der Sperrkörper bei einer Rotation der Sperrscheibe in die Sperrausnehmung und aus der Sperrausnehmung heraus gelangen, wobei der Sperrkörper während dieser Bewegung in der Ausnehmung des Gehäuses geführt wird.
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Ferner bevorzugt weist die Einbuchtung in der Sperrfläche der Sperrscheibe mindestens eine Rampe auf. Insbesondere weist die Einbuchtung an dem Schaltelement eine erste und eine zweite Rampe auf. Über die jeweilige Rampe an der Einbuchtung kann der Sperrkörper bei einer Rotation der Sperrscheibe von der Sperrfläche in die Sperrausnehmung und umgekehrt gelangen, wobei der Sperrkörper während dieser Bewegung in der Ausnehmung des Gehäuses geführt wird.
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Vorteilhafterweise ist das Betätigungselement im Wesentlichen parallel zur Drehachse ausgebildet und über eine quer dazu angeordnete sowie mit einem Hubmagneten wirkverbundene erste Betätigungsstange zur Verdrehung der Betätigungsscheibe verschiebbar, wobei die erste Betätigungsstange von dem Hubmagneten axial verschiebbar ist. Insbesondere erstreckt sich das Betätigungselement senkrecht aus der Betätigungsscheibe heraus. Die erste Betätigungsstange kommt vorzugsweise am Betätigungselement zur Anlage und schiebt das Betätigungselement bei einer Aktivierung des Hubmagneten in Längsrichtung der ersten Betätigungsstange.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Federelement zumindest mittelbar mit dem Betätigungselement an der Betätigungsscheibe verbunden und dazu eingerichtet ist, entgegengesetzt zur Wirkrichtung des Hubmagneten auf die Betätigungsscheibe einzuwirken. Insbesondere ist das Federelement zur Rückstellung der Verriegelungseinrichtung bei Deaktivierung des Hubmagneten eingerichtet. Mithin wird das Federelement bei Aktivierung des Hubmagneten gestaucht und dadurch gespannt, wobei bei Deaktivierung des Hubmagneten die gespeicherte Federenergie zur Rückstellung der Betätigungsscheibe vorgesehen ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Federelement als Druckfeder ausgebildet und wirkt über eine zweite Betätigungsstange, die am Betätigungselement zur Anlage kommt und gegenüber der ersten Betätigungsstange angeordnet ist, entgegengesetzt zur Wirkrichtung des Hubmagneten auf die Betätigungsscheibe ein. Insbesondere stützt sich das Federelement an einem Gehäuseabschnitt des Gehäuses oder einem daran stationär angeordneten Bauteil sowie an der zweiten Betätigungsstange ab. Vorzugsweise sind die beiden Betätigungsstangen koaxial zueinander angeordnet, wobei das Betätigungselement im Wesentlichen senkrecht zu den beiden Betätigungsstangen angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Federelement als Drehfeder ausgebildet und kommt am Betätigungselement zur Anlage, um entgegengesetzt zur Wirkrichtung des Hubmagneten auf die Betätigungsscheibe einzuwirken. Insbesondere ist die Drehfeder um einen Lagerbolzen der Sperranordnung, der zur Aufnahme der Sperrscheibe und der Betätigungsscheibe ausgebildet ist vorgesehen. Vorzugsweise stützt sich die Drehfeder mit einem ersten Federschenkel an dem Betätigungselement ab. Beispielsweise stützt sich die Drehfeder mit einem zweiten Federschenkel an der ersten Betätigungsstange ab.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Sperrkörper als Kugel ausgebildet ist und bei Rotation der Sperrscheibe um die Drehachse zwischen der Sperrscheibe und dem Schaltelement in der Ausnehmung des Gehäuses abrollt. Insbesondere ist der Sperrkörper aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet.
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Vorzugsweise ist stirnseitig an der Betätigungsscheibe eine Anlaufscheibe über ein Axiallagerelement angeordnet, wobei die Anlaufscheibe eine Aussparung zur Durchführung des Betätigungselements aufweist. Das Axiallagerelement weist mehrere Wälzkörper auf, die in einem Käfig geführt axial zwischen der Anlaufscheibe und der Betätigungsscheibe angeordnet sind. Mithin umfasst die Sperranordnung eine Anlaufscheibe an der ein Axiallagerelement zur Anlage kommt, das sich an der Betätigungsscheibe abstützt, wobei die Betätigungsscheibe drehfest an der Sperrscheibe angeordnet ist. Insbesondere ist ein Lagerbolzen durch dafür vorgesehene Zentralbohrungen an den jeweiligen Bauteilen angeordnet, wobei der Lagerbolzen eine Rotation der Betätigungsscheibe und der Sperrscheibe um die Drehachse realisiert und die Sperranordnung im Gehäuse lagert.
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Insbesondere wird die Verwendung einer erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung in Verbindung mit einer Parksperre eines Kraftfahrzeuggetriebes vorgeschlagen. Die Verriegelungseinrichtung ist vorzugsweise in dem Kraftfahrzeuggetriebe integriert.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt
- 1 eine schematische Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform in einem verriegelten Zustand,
- 2a eine schematische Schnittdarstellung der Parksperrenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in einem verriegelten Zustand,
- 2b eine schematische Schnittdarstellung der Parksperrenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in einem entriegelten Zustand,
- 3 eine weitere schematische Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in einem verriegelten Zustand,
- 4a eine schematische Seitendarstellung der Parksperrenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in einem verriegelten Zustand,
- 4b eine schematische Seitendarstellung der Parksperrenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in einem entriegelten Zustand,
- 5 eine schematische Seitendarstellung der Parksperrenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform in einem verriegelten Zustand, und
- 6 eine schematische Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
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Die 1, 2a, 2b, 3, 4a, 4b und 6 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung 1 für eine - hier nicht dargestellte - Parksperre eines Kraftfahrzeugs. In den 1, 2a, 3, 4a ist die Verriegelungseinrichtung 1 in einem verriegelten Zustand dargestellt, wobei die 2b und 4b einen entriegelten Zustand der Verriegelungseinrichtung 1 zeigen. Gemäß 6 ist der Zustand der Verriegelungseinrichtung 1 aufgrund der Darstellung eines Gehäuses 6 der Verriegelungseinrichtung 1 nicht sichtbar. Auf die Darstellung des Gehäuses 6 wird in den 1, 3, 4a und 4b verzichtet. Es wird darauf hingewiesen, dass aus perspektivischen oder schnitttechnischen Gründen nicht in allen Figuren alle Bezugszeichen eingezeichnet sind.
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Gemäß den 1 und 3 weist die erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ein verschiebbares Schaltelement 2 sowie eine mit dem Schaltelement 2 wirkverbundene Sperranordnung 3 mit einem Sperrkörper 4 auf. Das Schaltelement 2 ist als Welle ausgebildet und in Längsrichtung verschiebbar in dem Gehäuse 6 geführt sowie dazu eingerichtet, einen Betriebszustand der Parksperre zu verriegeln. Der Sperrkörper 4 ist in eine dafür vorgesehene Ausnehmung 5 am Gehäuse 6 der Verriegelungseinrichtung 1 angeordnet und zwischen einer Sperrstellung und einer Freigabestellung der Sperranordnung 3 in der Ausnehmung 5 verschiebbar. Die Ausnehmung 5 im Gehäuse 6 ist ausschließlich in den 2a und 2b dargestellt.
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Die Sperranordnung 3 weist eine um eine Drehachse 7 drehbare Sperrscheibe 8 mit einer stirnseitig ausgebildeten Sperrfläche 9 und einer darin ausgebildeten Einbuchtung 10 zur Aufnahme des Sperrkörpers 4 in der Freigabestellung auf. Der Sperrkörper 4 ist als Kugel ausgebildet und rollt bei Rotation der Sperrscheibe 8 um die Drehachse 7 zwischen der Sperrscheibe 8 und dem Schaltelement 2 in der Ausnehmung 5 des Gehäuses 6 ab. In der vorliegend dargestellten Sperrstellung der Sperranordnung 3 ist der Sperrkörper 4 zwischen der Sperrfläche 9 an der Sperranordnung 3 und einer Sperrausnehmung 11 an dem Schaltelement 2 angeordnet, um das Schaltelement 2 stationär am Gehäuse 6 festzulegen. Die Sperrausnehmung 11 an dem Schaltelement 2 weist eine ersten und zweite Rampe 11a, 11b auf, über die der Sperrkörper 4 aus der Sperrausnehmung 11 heraus abwälzen kann. Vorliegend ist die Sperrausnehmung 11 an dem Schaltelement 2 als umlaufende Nut ausgebildet. Ferner weist die Einbuchtung 10 in der Sperrfläche 9 der Sperrscheibe 8 eine erste und zweite Rampe 10a, 10b auf.
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Die Sperrscheibe 8 ist drehfest mit einer Betätigungsscheibe 12 verbunden, wobei ein Betätigungselement 13 drehfest an der Betätigungsscheibe 12 angeordnet ist. Die Sperrscheibe 8 und die Betätigungsscheibe 12 sind drehbar an einem Lagerbolzen 20 aufgenommen. Das Betätigungselement 13 ist in 3 dargestellt. Über einen - hier nur stark vereinfacht dargestellten - Hubmagneten 14 wird das Betätigungselement 13 mittelbar betätigt. Das Betätigungselement 13 ist im Wesentlichen parallel zur Drehachse 7 ausgebildet und über eine quer dazu angeordnete sowie mit dem Hubmagneten 14 wirkverbundene erste Betätigungsstange 15a zur Verdrehung der Betätigungsscheibe 12 verschiebbar. Stirnseitig an der Betätigungsscheibe 12 ist eine Anlaufscheibe 17 über ein Axiallagerelement 18 angeordnet, wobei die Anlaufscheibe 17 eine Aussparung 19 zur Durchführung des Betätigungselements 13 aufweist.
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Die erste Betätigungsstange 15a ist von dem Hubmagneten 14 axial verschiebbar. Ferner wirkt ein als Druckfeder ausgebildetes Federelement 16 über eine zweite Betätigungsstange 15b, die am Betätigungselement 13 zur Anlage kommt und gegenüber der ersten Betätigungsstange 15a angeordnet ist, entgegengesetzt zur Wirkrichtung des Hubmagneten 14 auf die Betätigungsscheibe 12 ein. Das Federelement 16 stützt sich dazu zwischen dem Gehäuse 6 und der zweiten Betätigungsstange 15b ab.
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Gemäß 2a ist das Schaltelement 2 verriegelt. Der in der Ausnehmung 5 am Gehäuse 6 angeordnete Sperrkörper 4 stützt sich an der Sperrfläche 9 der Sperrscheibe 8 ab und ragt teilweise in die Sperrausnehmung 11 an dem Schaltelement 2 ein und blockiert dadurch das Schaltelement 2 in der dargestellten Position.
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Gemäß 2b ist das Schaltelement 2 entriegelt. Der in der Ausnehmung 5 am Gehäuse 6 angeordnete Sperrkörper 4 stützt sich an einer Umfangsfläche des Schaltelements 2 ab und ragt teilweise in die Einbuchtung 10 an der Sperrscheibe 8 ein. Dadurch wir das Schaltelement 2 entriegelt, wobei sich das Schaltelement 2 dann in Längsrichtung verschieben lässt.
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Gemäß 4a ist das Schaltelement 2 verriegelt. Der Hubmagnet 14 ist nicht aktiv. Das Federelement 16 ist vorgespannt und stützt sich zwischen dem Gehäuse 6 und der zweiten Betätigungsstange 15b ab. Das Betätigungselement 13 ist axial zwischen der ersten und zweiten Betätigungsstange 15a, 15b aufgenommen.
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Gemäß 4b ist der Hubmagnet 14 aktiv. Die erste Betätigungsstange 15a wurde über den Hubmagneten 14 in ihrer Längsrichtung verschoben. Dabei hat die erste Betätigungsstange 15a das Betätigungselement 13 verschoben und darüber sowohl die Betätigungsscheibe 12 verdreht als auch die zweite Betätigungsstange 15a in ihrer Längsrichtung verschoben. Das Federelement 16 wurde gestaucht und der Sperrkörper 4 wurde wie in 2b dargestellt aus der Sperrausnehmung 11 am Schaltelement 2 in die Einbuchtung 10 an der Sperrscheibe 8 verlagert, um das Schaltelement 2 freizugeben.
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In 5 ist die Verriegelungseinrichtung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Die zweite Ausführungsform der Verriegelungseinrichtung 1 ist mit Ausnahme der Ausbildung sowie Anordnung des Federelements 16 identisch zu der ersten Ausführungsform der Verriegelungseinrichtung 1. Daher wird auf die vorhergehenden Erläuterungen zum ersten Ausführungsbeispiel der Verriegelungseinrichtung 1 verwiesen. Gemäß 5 ist das Federelement 16 als Drehfeder ausgebildet und am Betätigungselement 13 angeordnet, um entgegengesetzt zur Wirkrichtung des Hubmagneten 14 auf die Betätigungsscheibe 12 einzuwirken. Dazu ist das Federelement 16 am Lagerbolze 20 aufgenommen. Bei Aktivierung des Hubmagneten 14 und Verschiebung der ersten Betätigungsstange 15a wird das Federelement 16 gespannt, wobei sich das Federelement 16 gegen die erste Betätigungsstange 15a abstützt. Die Notwendigkeit einer zweiten Betätigungsstange, an der sich das Federelement 16 abstützt, entfällt somit.
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Gemäß 6 ist die Verriegelungseinrichtung 1 mit Gehäuse 6 dargestellt. Im Gehäuse 6 ist das Schaltelement 2 verschiebbar angeordnet. Ferner ist die Sperranordnung 3 drehbar über den Lagerbolzen 20 im Gehäuse 6 aufgenommen. Die erste Betätigungsstange 15a ragt aus dem Gehäuse 6 heraus und ist mit dem Hubmagneten 14 wirksam verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verriegelungseinrichtung
- 2
- Schaltelement
- 3
- Sperranordnung
- 4
- Sperrkörper
- 5
- Ausnehmung
- 6
- Gehäuse
- 7
- Drehachse
- 8
- Sperrscheibe
- 9
- Sperrfläche
- 10
- Einbuchtung an der Sperrfläche
- 10a, 10b
- Rampe
- 11
- Sperrausnehmung an dem Schaltelement
- 11a, 11b
- Rampe
- 12
- Betätigungsscheibe
- 13
- Betätigungselement
- 14
- Hubmagnet
- 15a, 15b
- Betätigungsstange
- 16
- Federelement
- 17
- Anlaufscheibe
- 18
- Axiallagerelement
- 19
- Aussparung
- 20
- Lagerbolzen
