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Die Erfindung betrifft einen Riemenscheibenentkoppler zur Anordnung an einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Nabe, welche vorbereitet ist, mit der Kurbelwelle gekoppelt zu werden, und einem Anschlussflansch, welcher mit einer distalen Stirnseite in Anlage mit der Nabe steht, um Drehmoment von der Nabe (beispielsweise über eine Feder) auf einen Riemenscheibenkörper zu übertragen. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Nebenaggregattrieb für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem erfindungsgemäßen Riemenscheibenentkoppler.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Riemenscheibenentkoppler bzw. Torsionsschwingungsdämpfer mit Hirth-Verzahnungen bekannt. Insbesondere offenbart die gattungsgemäße
DE 10 2008 064 341 B4 eine Riemenscheibe für einen Riementrieb, mit einer Nabe, einem Riemenscheibenring mit mindestens einer Umfangsnut für einen Riemen des Riementriebs, einem Torsionsschwingungsdämpfer, sowie einer zwischen der Nabe und dem Riemenscheibenring angeordneten Freilaufkupplung. Dabei sind an der Nabe sowie an einem Endabschnitt einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine komplementäre Hirth-Verzahnungen ausgebildet.
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Auch offenbart die gattungsgemäße
DE 10 2017 115 466 A1 einen Riemenscheibenentkoppler zur Anordnung auf einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Nabe, die dazu vorgesehen ist, drehfest mit der Kurbelwelle gekoppelt zu sein, und einem zumindest teilweise radial außerhalb der Nabe angeordneten Flanschelement, auf das ein von der Kurbelwelle auf die Nabe eingeleitetes Drehmoment übertragbar ist, und das dazu vorbereitet ist, unter Zwischenschaltung einer Bogenfeder das eingeleitete Drehmoment zumindest teilweise auf einen Riemenscheibenkörper zu übertragen, wobei das Flanschelement einen inneren Flanschabschnitt und einen davon separat ausgestalteten äußeren Flanschabschnitt aufweist. Dabei kann an dem äußeren Flanschabschnitt eine zumindest abschnittsweise in der Umfangsrichtung des äußeren Flanschabschnitts verlaufende Wellen- oder Rampenform nach Art einer axial wirkenden Stirnverzahnung, insbesondere als Hirth-Verzahnung, ausgebildet sein.
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Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass steigende, zu übertragende Drehmomente eine Änderung der Verschraubungen am Riemenscheibenentkoppler zur Folge haben, was wiederum zusätzliche Kosten aufgrund konstruktiver Maßnahmen nach sich zieht. Als Alternative zur Änderung der Verschraubung kommen üblicherweise mit zusätzlichen Kosten verbundene Sekundärmaßnahmen, wie reibwerterhöhende Beschichtungen, Reib- bzw. Diamantfolien usw., zum Einsatz
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll eine kostenneutrale Sekundärmaßnahme für die Übertragung höherer Drehmomente in Riemenscheibenentkopplern bereitgestellt werden.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Komponente erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Anschlussflansch sowohl an der distalen Stirnseite als auch einer (der distalen Stirnseite gegenüberliegenden) proximalen Stirnseite, die zum Inkontaktgelangen mit einem Torsionsschwingungsdämpfer bestimmt ist, eine Geometrie zum Ermöglichen eines Formschlusses zur Drehmomentübertragung aufweist.
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Dies hat den Vorteil, dass im Vergleich mit einem einfachen Reibschluss zwischen zwei Komponenten, insbesondere der Nabe und dem Anschlussflansch, höhere Drehmomente übertragen werden können, wenn diese beiden Komponenten formschlüssig mittels der erfindungsgemäßen formschlussermöglichenden Geometrie ausgestaltet sind.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Nabe an ihren beiden Stirnseiten eine Geometrie zum Ermöglichen eines drehmomentübertragenden Formschlusses zwischen der Kurbelwelle und der Nabe einerseits und der Nabe und dem Anschlussflansch andererseits aufweist. Somit können auch zwischen Nabe und Kurbelwelle höhere Drehmomente übertragen werden, ohne die Betriebssicherheit des Riemenscheibenentkopplers zu beeinträchtigen.
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Erfindungsgemäß können die formschlussermöglichenden Geometrien an den beiden Stirnseiten des Anschlussflanschs und der Nabe gleichartig (und insbesondere identisch) ausgebildet sind. Dabei kann vorzugsweise die formschlussermöglichende Geometrie als Verzahnung, insbesondere als Axialverzahnung, vorzugsweise als Hirth-Verzahnung, ausgebildet sein, so dass die beiden Komponenten, zusätzlich zur Erhöhung des übertragbaren Drehmoments, zueinander zentriert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann der Torsionsschwingungsdämpfer mit einer zur formschlussermöglichenden Geometrie an der nabenabgewandten Stirnseite des Anschlussflanschs gegengleich Geometrie ausgebildet sein, um einen spielfreien Zusammenschluss zu erzwingen und so auch bei hohen Drehmomenten einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.
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Vorzugsweise kann die formschlussermöglichende Geometrie werkzeugfallend, beispielsweise durch Stanzen, Schmieden, Spritzgießen, oder spanend angebracht sein. Daher sind im Anschluss an die Fertigung der formschlussermöglichenden Geometrie keine weiteren Bearbeitungsschritte, insbesondere kostenintensive Sekundärmaßnahmen, zur Sicherstellung der Betriebssicherheit bei hohen Drehmomenten notwendig.
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Erfindungsgemäß können Lücken einer Verzahnung ungefähr oder genau unterhalb von Spitzen der weiteren Verzahnung am selben Bauteil liegen, was es ermöglicht auch bei sehr dünnen Bauteilen eine beidseitig erfindungsgemäße Verzahnung anzubringen. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann erfindungsgemäß ein Bauteil so ausgeführt werden, dass Zahnflanken einer ersten Verzahnung auf einer Stirnseite des Bauteils im Wesentlichen parallel und mit konstantem Abstand zu Zahnflanken einer zweiten Verzahnung auf der anderen Stirnseite des Bauteils ausgebildet sind.
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In einem erfindungsgemäßen Riemenscheibenentkoppler können Kräfte zwischen Bauteilen, umfassend die Nabe, den Anschlussflansch und den Torsionsschwingungsdämpfer, im Betrieb ausschließlich oder überwiegend an den Schnittstellen der Bauteile über einen Formschluss übertragbar sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann ein zweiter Torsionsschwingungsdämpfer formschlüssig mittels einer formschlussermöglichenden Geometrie an einer dem Torsionsschwingungsdämpfer abgewandten Stirnseite der Nabe angebunden ist. Dabei kann der zweite Torsionsschwingungsdämpfer auch an seiner nabenabgewandten Stirnseite eine formschlussermöglichende Geometrie zur Anbindung an die Kurbelwelle aufweisen. Die beiden formschlussermöglichenden Geometrien des zweiten Torsionsschwingungsdämpfers können dabei vorzugsweise als Axialverzahnungen in Form einer Hirth-Verzahnung ausgeführt sein, was ein hohes Drehmoment erlaubt und gleichzeitig (automatisch) eine Zentrierung des zweiten Torsionsschwingungsdämpfers gewährleistet. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann in einer weiteren Ausgestaltung zwischen der Nabe und der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine ein zweiter Torsionsschwingungsdämpfer zwischengeschaltet sein, wobei die Anbindung zwischen dem zweiten Torsionsschwingungsdämpfer und der Nabe bzw. der Kurbelwelle jeweils formschlüssig über eine Hirth-Verzahnung ausgeführt ist.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine beidseitige Hirth-Verzahnung bei einem Riemenscheibenentkoppler vorgeschlagen. Diese Verzahnung wird auf dem Anschlussflansch, der Nabe und/oder auf einem anderen Bauteil beidseitig angebracht und stellt formschlüssige Verbindungen zwischen den Bauteilen her. Somit wird das Drehmoment durch alle Bauteile hindurch formschlüssig übertragen. Die Herstellung der Verzahnung kann werkzeugfallend, beim Stanzen, Schmieden, Spritzgießen usw. oder auch spanend hergestellt werden. Beim Herstellen dünner Bauteile, z. B. aus einem Blech, kann die Verzahnung so verdreht angebracht werden, dass die Lücken der hinteren Verzahnung genau unterhalb der Spitzen der vorderen Verzahnung liegen. Ein weiterer Vorteil besteht in der zusätzlichen Zentrierung durch die Hirth-Verzahnung.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Anordnung eines aus dem Stand der Technik bekannten Nebenaggregattrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Riemenscheibenentkoppler.
- 2 eine perspektivische Schnittansicht eines Riemenscheibenentkopplers gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
- 3 eine weitere Schnittansicht des Riemenscheibenentkopplers gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ohne Torsionsschwingungsdämpfer und Schraube.
- 4 noch eine weitere Schnittansicht des Riemenscheibenentkopplers gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ohne Deckel und Anschlussflansch.
- 5 und 6 Perspektivansichten eines Anschlussflanschs des Riemenscheibenentkopplers gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
- 7 und 8 Perspektivansichten einer Nabe des Riemenscheibenentkopplers gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
- 9 eine perspektivische Schnittansicht eines Riemenscheibenentkopplers gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel.
- 10 eine perspektivische Schnittansicht eines zweiten Torsionsschwingungsdämpfers des Riemenscheibenentkopplers gemäß dem modifizierten Ausführungsbeispiel.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.
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1 zeigt schematisch eine Anordnung eines Nebenaggregattriebs 1 eines Fahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine 2. Dabei ist eine Kurbelwelle 3 der Verbrennungskraftmaschine 2 drehfest mit einem Riemenscheibenentkoppler 4 gekoppelt, welcher das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 2 auf ein Endloszugmittel 5, z.B. in Form eines Riemens oder einer Kette, überträgt, so dass Nebenaggregate 6 bei Rotation der Kurbelwelle 3 angetrieben werden. Als Nebenaggregate 6 können dabei beispielsweise eine Lichtmaschine oder ein Elektromotor zur Unterstützung beim erneuten Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 in einem Start-Stopp-Betrieb an der Verbrennungskraftmaschine 2 angeordnet sein,
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2 zeigt den Riemenscheibenentkoppler 4, welcher an der Kurbelwelle 3 der Verbrennungskraftmaschine 2 angeordnet ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Riemenscheibenentkoppler 4 eine Nabe 7, welche drehfest mit der Kurbelwelle 3 gekoppelt ist, einen Anschlussflansch 8, auf den ein von der Kurbelwelle 3 auf die Nabe 2 eingeleitetes Drehmoment übertragbar ist, und der unter Zwischenschaltung zumindest einer Bogenfeder 9 das eingeleitete Drehmoment zumindest teilweise auf einen Riemenscheibenkörper/Riemenscheibe 10 überträgt. Des Weiteren ist an dem Riemenscheibenentkoppler 4 ein Torsionsschwingungsdämpfer 11 angeordnet. Wie in 2 zu erkennen, sind die Nabe 7, der Anschlussflansch 8 und der Torsionsschwingungsdämpfer 11 koaxial in dieser Reihenfolge von der Kurbelwelle 3 weg angeordnet und mit einer Schraube 12, welche mit einem in der Kurbelwelle 3 ausgebildeten Innengewinde in Eingriff steht, gegen die Kurbelwelle 3 verspannt/gesichert.
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Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 2 dreht die Nabe 7 mit einer von der Kurbelwelle 3 vorgegebenen Drehzahl und überträgt diese sowie das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 2 auf den Anschlussflansch 8. Der so angetriebene Anschlussflansch 8 wiederum steht drehmomentübertragend mit der zumindest einen Bogenfeder 9 in Kontakt, welche über entsprechende Vorsprünge 13 des Riemenscheibenkörpers 10 mit diesem gekoppelt ist. Der Riemenscheibenkörper 10 formt eine Riemenscheibe 14 aus, die zum Inkontaktgelangen mit dem Endloszugmittel 5 eingerichtet ist. Zum Ausgleich von Drehungleichförmigkeiten, das heißt, um die Laufruhe des Riemenscheibenentkopplers 4 zu erhöhen und von Schlägen in der Kurbelwelle 3 zumindest teilweise zu entkoppeln, ist weiterhin, wie vorstehend beschrieben, der Torsionsschwingungsdämpfer 11 mit der Nabe 7 verbunden.
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Somit kann das Drehmoment, welches durch Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine 2 erzeugt wird, über die Kurbelwelle 3, die Nabe 7, den Anschlussflansch 8 und die Bogenfeder 9 auf den Riemenscheibenkörper 10 und schließlich auf das Endloszugmittel 5 übertragen werden. Das Endloszugmittel 5 dient in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben, zum Antrieb der Nebenaggregate 6 des Fahrzeugs, in welchem die Verbrennungskraftmaschine 2 montiert ist, wie z.B. einer Lichtmaschine oder dergleichen.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, wird das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 2 entlang eines ersten Kraftflusswegs von der Kurbelwelle 3 an die Nabe 7, von der Nabe 7 an den Anschlussflansch 8, von dem Anschlussflansch 8 an die zumindest eine Bogenfeder 9 und von der Bogenfeder 9 an den Riemenscheibenkörper 10 und weiter an den Nebenaggregattrieb/Riementrieb 1 geleitet. Entlang eines zweiten Kraftflusswegs wird das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 2 zur Schwingungsdämpfung von der Kurbelwelle 3 an die Nabe 7, von der Nabe 7 an den Anschlussflansch 8 und anschließend von dem Anschlussflansch 8 an den Torsionsschwingungsdämpfer 11 weitergeleitet.
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Wie in 3 und 4 zu erkennen, ist torsionsschwingungsdämpferseitig ein Deckel 15 an dem Riemenscheibenkörper 10 angeordnet. Dieser hält die zumindest eine Bogenfeder 9 in einem zwischen Deckel 15 und Riemenscheibenkörper 10 ausgebildeten Hohlraum. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zur Kopplung des Anschlussflansches 8 mit dem Riemenscheibenkörper 10 an diesem zwei Vorsprünge 13 ausgebildet, zwischen welchen jeweils eine Bogenfeder 9 angeordnet ist.
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5 und 6 zeigen jeweils perspektivische Ansichten des Anschlussflansches 8. Der Anschlussflansch 8 weist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen im Wesentlichen scheibenförmigen Grundkörper auf, von welchem in radialer Richtung zwei sich gegenüberliegende, plattenförmige Zungen abstehen/vorragen. Des Weiteren ist an dem Grundkörper des Anschlussflanschs 8 sowohl an dessen torsionsschwingungsdämpferseitigen Endabschnitt/Stirnseite als auch an dessen nabenseitigen Endabschnitt/Stirnseite eine axiale Stirnverzahnung (Axialverzahnung) in Form einer Hirth-Verzahnung ausgebildet, welche jeweils mit einer komplementären Stirnverzahnung an dem Torsionsschwingungsdämpfer 11 bzw. der Nabe 7, wie in 8 zu erkennen, in Eingriff steht.
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In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die beiden Stirnverzahnungen des Anschlussflanschs 8 so ausgebildet, dass die Zahnflanken der einen Stirnverzahnung parallel in konstantem Abstand zu den Zahnflanken der zweiten Stirnverzahnung angeordnet sind. Somit kann der Anschlussflansch 8 ohne Beeinträchtigung des übertragbaren Drehmoments mit geringer Materialstärke ausgestaltet werden.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, sind die beiden Stirnverzahnungen des Anschlussflanschs 8 verdreht zueinander ausgebildet, so dass die Zahnlücken der einen Verzahnung in axialer Richtung genau hinter den Zahnspitzen der zweiten Verzahnung angeordnet sind.
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In 7 und 8 sind jeweils perspektivische Ansichten der Nabe 7 abgebildet. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist an der Nabe 7, ähnlich dem Anschlussflansch 8, zusätzlich zu der mit dem Anschlussflansch 8 in Eingriff stehenden Stirnverzahnung an deren anschlussflanschseitigem Endabschnitt/Stirnseite auch an deren kurbelwellenseitigen Endabschnitt/Stirnseite eine axiale Stirnverzahnung in Form einer Hirth-Verzahnung ausgebildet, welche wiederum mit einer komplementären axialen Stirnverzahnung an der Kurbelwelle 3 in Eingriff steht. An einem Mittenabschnitt der Nabe 7 ist ein umlaufender Vorsprung ausgebildet, welcher, wie in 2 zu erkennen, in einem zusammengebauten Zustand des Riemenscheibenentkopplers 4 als axialer Anschlag für den Riemenscheibenkörper 10 dient.
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Durch die formschlüssigen Verbindungen zwischen Nabe 7 und Anschlussflansch 8 und zwischen Anschlussflansch 8 und Torsionsschwingungsdämpfer 11 sowie zwischen Nabe 7 und Kurbelwelle 3 kann auch bei höheren zu übertragenden Drehmomenten ein sicherer Betrieb sichergestellt werden, ohne zusätzliche kostenintensive Sekundärmaßnahmen vorsehen zu müssen. Darüber hinaus werden die Kurbelwelle 3, die Nabe 7, der Anschlussflansch 8 und der Torsionsschwingungsdämpfer 11 über die Stirnverzahnungen zueinander zentriert.
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9 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines Riemenscheibenentkopplers 4 gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel. Der Aufbau des Riemenscheibenentkopplers 4 ist dabei analog zu dem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Zur einfacheren Darstellung sind in 10 der Deckel 15, die Schraube 12 und die Bogenfeder 9 weggelassen. In dem Riemenscheibenentkoppler 4 gemäß dem modifizierten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Nabe 7 des Riemenscheibenentkopplers 4 und der Kurbelwelle 3 der Verbrennungskraftmaschine 2 ein zweiter Torsionsschwingungsdämpfer 16 angeordnet. Wie in 10 dargestellt, weist der zweite Torsionsschwingungsdämpfer 16 sowohl an seinem nabenseitigen Endabschnitt als auch an seinem kurbelwellenseitigen Endabschnitt eine axiale Stirnverzahnung in Form einer Hirth-Verzahnung auf, welche jeweils mit der Stirnverzahnung der Nabe 7 bzw. der Stirnverzahnung der Kurbelwelle 3 in Eingriff stehen.
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Vorstehend wird ein Riemenscheibenentkoppler 4 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist jedoch selbstverständlich, dass die Beschreibung lediglich beispielhaft ist und der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche definiert wird.
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In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Anschlussflansch 8 mit den zwei sich einander gegenüberliegenden Zungen ausgestaltet. Allerdings können über den Umfang des Anschlussflanschs 8 auch lediglich eine Zunge oder eine Vielzahl von Zunge angeordnet sein.
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Des Weiteren sind in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel an dem Riemenscheibenkörper 10 zwei Vorsprünge 13 angeordnet und in dem Riemenscheibenentkoppler 4 werden zwei Bogenfedern 9 verwendet. Jedoch kann auch lediglich ein Vorsprung ausgebildet sein und eine Bogenfeder verwendet werden. Alternativ kann auch eine Vielzahl an Vorsprüngen mit dazwischen angeordneten Bogenfedern ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nebenaggregattrieb
- 2
- Verbrennungskraftmaschine
- 3
- Kurbelwelle
- 4
- Riemenscheibenentkoppler
- 5
- Endloszugmittel
- 6
- Nebenaggregat
- 7
- Nabe
- 8
- Anschlussflansch
- 9
- Bogenfeder
- 10
- Riemenscheibenkörper
- 11
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 12
- Schraube
- 13
- Vorsprung
- 14
- Riemenscheibe
- 15
- Deckel
- 16
- zweiter Torsionsschwingungsdämpfer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008064341 B4 [0002]
- DE 102017115466 A1 [0003]
