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Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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In
DE 10 2017 003 633 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung mit einer Kupplung und einer Betätigungseinrichtung zur Betätigung der Kupplung beschrieben, wobei die Betätigungseinrichtung einen mit der Kupplung zusammenwirkenden Kraftbeaufschlagungsabschnitt aufweist, der von einer Öffnungsstellung, in der die Kupplung geöffnet ist, in eine Schließstellung überführbar ist, in der die Kupplung geschlossen ist, wobei dem Kraftbeaufschlagungsabschnitt ein bewegliches Arretierelement zugeordnet ist, das von einer Löseposition in eine Arretierposition bewegbar ist, in der der Kraftbeaufschlagungsabschnitt unter formschlüssiger Arretierung in der Schließstellung oder Öffnungsstellung über das Arretierelement an einer Stützeinrichtung abgestützt ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Funktionssicherheit der Drehmomentübertragungsvorrichtung zu verbessern. Die Funktion der Drehmomentübertragungsvorrichtung soll im Fehlerfall möglichst aufrecht erhalten werden.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann die Funktionssicherheit der Drehmomentübertragungsvorrichtung auch bei einem Fehlerfall der Betätigungsvorrichtung sichergestellt werden. Die Bewegung des Sperrelements kann von der Funktion der Betätigungsvorrichtung entkoppelt werden. Die Funktion der Drehmomentübertragungsvorrichtung kann dadurch zusätzlich abgesichert werden.
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Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann in einem Fahrzeug angeordnet sein. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann als Kupplung oder als Bremse ausgeführt sein. Die Kupplung kann ein Antriebsdrehmoment zur Fortbewegung des Fahrzeugs bei eingerichteter reibschlüssiger Verbindung übertragen. Die Kupplung kann eine Übertragung des Antriebsdrehmoments bei unterbrochener reibschlüssiger Verbindung unterbinden. Die Bremse kann bei eingerichteter reibschlüssiger Verbindung ein Drehmoment gegenüber einem Gehäuse abstützen. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann in einem Getriebe angeordnet sein. Das Getriebe kann ein Planetengetriebe sein.
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Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann als normally-closed Kupplung ausgeführt sein. Dabei kann die reibschlüssige Verbindung zur Drehmomentübertragung bei ausbleibender Betätigungskraft durch das Betätigungselement aufgebaut sein.
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Der Reibbereich kann ein Lamellenpaket aufweisen. Das Lamellenpaket kann mit dem ersten Bauteil verzahnt verbundene erste Lamellen und mit dem zweiten Bauteil verzahnt verbundene zweite Lamellen aufweisen.
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Die Betätigungsvorrichtung kann eine hydraulische und/oder pneumatische und/oder elektromagnetische Betätigung des Betätigungselements bewirken. Bei der Sperrstellung kann der Energiebedarf zur Aufrechterhaltung der zweiten Betätigungsstellung verringert werden.
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Das Betätigungselement kann als Druckkolben ausgeführt sein. Das Betätigungselement kann auf ein Beaufschlagungselement einwirken. Das Beaufschlagungselement kann den Reibereich zur Bereitstellung der reibschlüssigen Verbindung mit einer Betätigungskraft beaufschlagen. Die Betätigungskraft des Beaufschlagungselements kann als Vorspannkraft wirken. Das Betätigungselement kann in der zweiten Betätigungsstellung eine der Betätigungskraft des Beaufschlagungselements entgegengerichtete Gegenkraft auf das Beaufschlagungselement ausüben. Dadurch kann das Beaufschlagungselement gegenüber dem Reibbereich kraftfrei sein. Das Betätigungselement kann einen die Gegenkraft auf das Beaufschlagungselement einleitenden Betätigungsbereich aufweisen.
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Die Sperrvorrichtung kann als Rastvorrichtung ausgeführt sein. Das Sperrelement kann als Rastscheibe ausgeführt sein. Die Sperrvorrichtung kann radial außerhalb von dem Reibbereich angeordnet sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das Sperrelement entgegen der Rückstellkraft wenigstens eines Rückstellfederelements zur Umschaltung zwischen der Freigabestellung und der Sperrstellung bewegbar ist. Dadurch kann die Umschaltung zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung schnell und auch in einem Fehlerfall erfolgen.
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Das Rückstellfederelement kann als Schraubenfeder ausgeführt sein. Das Rückstellfederelement kann eine Druckfeder oder Zugfeder sein. Das Rückstellfederelement kann die Rückstellkraft an einem Gehäuse abstützen. Das Rückstellfederelement kann tangential und/oder umfangsseitig wirksam angeordnet sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Umschaltung der Betätigungsstellung durch eine Betätigungsbewegung des Betätigungselements erfolgt und das Rückstellfederelement eine senkrecht zu der Betätigungsbewegung wirkende Rückstellkraft ausübt. Die Betätigungsbewegung kann axiale Bewegung sein. Die Rückstellkraft kann in Umfangsrichtung und/oder tangential wirken.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das Betätigungselement zur Umschaltung der Betätigungsstellung senkrecht zu einer Umschaltbewegung des Sperrelements zur Umschaltung zwischen der Freigabestellung und der Sperrstellung bewegbar ist. Die Umschaltbewegung und die Betätigungsbewegung können voneinander entkoppelt sein. Die Umschaltbewegung kann erfolgen auch wenn die Betätigungsbewegung ausbleibt. Die Sperrstellung kann ausschließlich bei eingenommener erster oder zweiter Betätigungsstellung erfolgen. Bei zwischen der ersten und zweiten Betätigungsstellung liegenden Betätigungsstellungen kann die Einnahme der Sperrstellung verhindert sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das Sperrelement zur wechselseitigen Umschaltung zwischen der Freigabestellung und der Sperrstellung gegenüber dem Betätigungselement um die Drehachse verdrehbar ist. Die Umschaltbewegung zur Umschaltung zwischen der Freigabestellung und der Sperrstellung kann eine Drehbewegung sein.
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Bei einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das Betätigungselement eine Vertiefung aufweist, in die ein Sperrbereich des Sperrelements zumindest in der Sperrstellung wenigstens in Bezug auf die axiale Richtung formschlüssig eingreift. Die Vertiefung kann an einem Aussenumfang des Betätigungselements angeordnet sein. In der Sperrstellung kann das Betätigungselement über das Sperrelement axial festgelegt sein.
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Der Sperrbereich kann in der Freigabestellung umfangsseitig versetzt zu der Vertiefung und in der Sperrstellung umfangsseitig überlappend zu der Vertiefung ausgerichtet sein.
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Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vertiefung an einem axialen Vorsprung, der mit dem Betätigungselement verbunden ist, ausgeführt ist. Der Vorsprung kann einteilig mit dem Betätigungselement ausgeführt sein. Der Vorsprung kann einteilig mit dem Betätigungsbereich ausgeführt sein.
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Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine maximale Bewegung des Sperrelements in Richtung der Sperrstellung und/oder Freigabestellung durch eine Anschlagvorrichtung begrenzt ist. Dadurch kann eine ausreichende Sperrwirkung energiesparend aufgebaut werden. Die Bewegung des Sperrelements kann genauer erfolgen.
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Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn das Sperrelement zumindest in axialer Richtung an einem Gehäuse abgestützt ist. Das Sperrelement kann radial außerhalb von dem Betätigungselement an dem Gehäuse abgestützt sein. Das Sperrelement kann über ein Gehäuseelement an dem Gehäuse abgestützt sein. Das Gehäuseelement kann als von dem Gehäuse getrenntes Bauteil ausgeführt sein. Das Gehäuseelement und das Gehäuse können einteilig ausgeführt sein. Das Sperrelement und das Gehäuseelement können eine Unterzusammenbaugruppe bilden. Das Rückstellfederelement kann der Unterzusammenbaugruppe zugeordnet sein. Die Unterzusammenbaugruppe kann auch eine Deckplatte umfassen. Das Sperrelement kann axial zwischen der Deckplatte und dem Gehäuseelement angeordnet sein.
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Die Deckplatte und/oder das Sperrelement kann drehfest an dem Gehäuse aufgenommen sein. Das Gehäuseelement und/oder die Deckplatte kann wenigstens eine Aussparung, die dem Sperrelement zugewandt sein kann, aufweisen. Das Sperrelement kann eine dem Gehäuseelement und/oder der Deckplatte zugewandte Aussparung aufweisen. Dadurch kann die Reibung zwischen dem jeweiligen Bauteil und dem Sperrelement verringert sein.
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Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Sperrelement durch ein Aktorelement zur Umschaltung zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung bewegbar ist. Das Aktorelement kann elektrisch, hydraulisch und/oder pneumatisch betrieben werden. Das Aktorelement kann ein Hubmagnet oder ein Stellmotor sein. Das Aktorelement kann von einer das Betätigungselement kraftbeaufschlagenden Betätigungsvorrichtung unabhängig sein. Das Aktorelement kann radial außerhalb von dem Sperrelement und/oder dem Reibbereich angeordnet sein. Das Sperrelement kann an einem Aussenumfang einen Kopplungsbereich zur Verbindung mit dem Aktorelement aufweisen.
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Das Sperrelement kann eine Verzahnung zur formschlüssigen Verbindung mit dem Aktorelement, insbesondere mit einem Stellmotor, aufweisen.
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Das Aktorelement kann das Sperrelement entgegen der Rückstellkraft des Rückstellfederelements bewegen. Das Aktorelement kann das Sperrelement entgegen der Rückstellkraft ziehen oder drücken.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Einen Querschnitt einer Drehmomentübertragungsvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 2: Einen Ausschnitt der Drehmomentübertragungsvorrichtung aus 1.
- 3: Eine Seitenansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung aus 1 bei einer Sperrstellung des Sperrelements.
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1 zeigt einen Querschnitt einer Drehmomentübertragungsvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 ist zur Übertragung eines Drehmoments in einem Fahrzeug angeordnet. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 ist insbesondere als Kupplung 12 ausgeführt, die ein um eine Drehachse 13 drehbares erstes Bauteil und zweites Bauteil 14 und einen Reibbereich 16 zur Drehmomentübertragung zwischen dem ersten und zweiten Bauteil 14 durch eine reibschlüssige Verbindung abhängig von einer Betätigungsstellung eines Betätigungselements 18 aufweist. Das Betätigungselement 18 ist durch eine Betätigungsvorrichtung 20 zwischen einer ersten Betätigungsstellung, bei der die reibschlüssige Verbindung und damit die Drehmomentübertragung eingerichtet ist und einer zweiten Betätigungsstellung, bei der die reibschlüssige Verbindung unterbrochen und damit die Drehmomentübertragung unterbrochen ist, bewegbar.
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Bei der ersten Betätigungsstellung kann das Drehmoment als Antriebsdrehmoment zur Fortbewegung des Fahrzeugs zwischen dem ersten und zweiten Bauteil 14 über den Reibbereich 16 übertragen werden. Die Kupplung 12 kann als normally-closed Kupplung ausgeführt sein, die in einem unbetätigten Zustand geschlossen ist, wobei das Betätigungselement 18 die erste Betätigungsstellung aufweist. Im unbetätigten Zustand, bei dem eine Betätigungskraft über das Betätigungselement 18 ausbleibt, ist die Kupplung 12 geschlossen, indem ein Beaufschlagungselement 22 den Reibbereich 16 mit einer Betätigungskraft beaufschlagt. Das Beaufschlagungselement 22 ist als Tellerfeder 24 ausgeführt, die die Betätigungskraft auf den Reibbereich 16 als Vorspannkraft bereitstellt.
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Das Betätigungselement 18 ist als Druckkolben 26 ausgeführt und zur Umschaltung zwischen der ersten und zweiten Betätigungsstellung axial bewegbar, wobei das Betätigungselement 18 zur Umschaltung von der ersten Betätigungsstellung zu der zweiten Betätigungsstellung auf das Beaufschlagungselement 22 eine Betätigungskraft als Gegenkraft zu der Vorspannkraft ausübt, womit das Beaufschlagungselement 22 gegenüber dem Reibbereich 16 kraftfrei ist und die zweite Betätigungsstellung, bei der die reibschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Bauteil 14 unterbrochen ist, eingenommen ist. Das Betätigungselement 18 weist hierfür einen die Gegenkraft auf das Beaufschlagungselement 22 einleitenden Betätigungsbereich 28 auf, der als umfangsseitig begrenzter axialer Vorsprung 30 ausgeführt ist.
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Das Betätigungselement 18 ist über einen Betätigungsdruck als Fluiddruck in einem Kolbenraum 32 entgegen der Betätigungskraft des Beaufschlagungselements 22 axial bewegbar. Dabei weist das Betätigungselement 18 Dichtelemente 34 zur Abdichtung des Kolbenraums 32 auf. Der Kolbenraum 32 ist bevorzugt durch eine Hülse 36 begrenzt, die in einem Gehäuse 38 aufgenommen ist. Das Gehäuse 38 ist insbesondere einteilig mit dem zweiten Bauteil 14 ausgeführt.
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Das erste Bauteil ist hier nicht abgebildet. Der Reibbereich 16 weist ein Lamellenpaket 39, bestehend aus ersten Lamellen 40, die mit dem ersten Bauteil verzahnt verbunden sind und zweiten Lamellen 42, die mit dem Gehäuse 38 verzahnt verbunden sind, auf. Die ersten Lamellen 40 sind bevorzugt als Reiblamellen 44, die zumindest einseitig, bevorzugt beidseitig einen Reibbelag aufnehmen, ausgeführt. Die zweiten Lamellen 42 sind bevorzugt als Stahllamellen 46 ausgeführt.
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Das Betätigungselement 18 weist axiale Finger 48 auf, die radial außerhalb des Reibbereichs 16 axial durch die zweiten Lamellen 42 und umfangsseitig zwischen der Verzahnung der zweiten Lamellen 42 mit dem Gehäuse 38 durchgreifen. Der Betätigungsbereich 28 ist dabei als axial endseitige Verlängerung der axialen Finger 48 des Betätigungselements 18 ausgeführt.
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2 zeigt einen Ausschnitt der Drehmomentübertragungsvorrichtung aus 1. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 umfasst eine Sperrvorrichtung 50, die das Betätigungselement 18 während der zweiten Betätigungsstellung über ein Sperrelement 52 bei einer Sperrstellung des Sperrelements 52 formschlüssig festlegt. Hierfür weist das Betätigungselement 18 den axialen Vorsprung 30 auf, der einteilig mit dem Betätigungsbereich 28 ausgeführt ist. An einem radial äußeren Abschnitt des axialen Vorsprungs 30 ist eine Vertiefung 56 ausgeführt, in die das Sperrelement 52 in der Sperrstellung formschlüssig eingreift und damit das Betätigungselement 18 axial festlegt.
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Das Sperrelement 52 ist zur Umschaltung zwischen der Sperrstellung und einer Freigabestellung, bei der das Betätigungselement 18 durch das Sperrelement 52 freigegeben ist, um die Drehachse drehbar. Das Sperrelement 52 weist einen Sperrbereich 58 auf, der in der Sperrstellung in die Vertiefung 56 in Bezug auf die axiale Richtung formschlüssig eingreift und mit der Vertiefung 56 umfangsseitig überlappend ist und in der Freigabestellung umfangsseitig versetzt zu der Vertiefung 56 ist.
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Das Betätigungselement 18 ist wie hier dargestellt in der ersten Betätigungsstellung, bei der die Kupplung 12 geschlossen ist. Wird das Betätigungselement 18 zur Einnahme der zweiten Betätigungsstellung und zum Öffnen der Kupplung 12 axial bewegt, ist die Vertiefung 56 zu dem Sperrbereich 58 axial ausgerichtet und das Sperrelement 52 kann während der zweiten Betätigungsstellung die Sperrstellung einnehmen.
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Das Sperrelement 52 ist axial zwischen einem an dem Gehäuse 38 axial abstützbaren Gehäuseelement 59 und einer Deckplatte 60 angeordnet. Das Gehäuseelement 59 und die Deckplatte 60 weisen Aussparungen 61 zur Verringerung der Reibung zwischen der Deckplatte 60 und dem Gehäuseelement 59 und dem Sperrelement 52 auf. Das Sperrelement 52 ist gegenüber der Deckplatte 60 und dem Gehäuseelement 59 entgegen der Rückstellkraft eines Rückstellfederelements 62 zur Umschaltung zwischen der Freigabestellung und der Sperrstellung begrenzt verdrehbar. Das Rückstellfederelement 62 ist als Schraubenfeder 63 ausgeführt, die einerseits an dem Gehäuseelement 59 und/oder der Deckplatte 60 und andererseits an dem Sperrelement 52 abstützbar ist. Die Rückstellkraft wirkt senkrecht zu einer Betätigungsbewegung des Betätigungselements 18 zur Umschaltung der Betätigungsstellung. Eine Umschaltbewegung des Sperrelements 52 zur Umschaltung zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung ist senkrecht zu der Betätigungsbewegung des Betätigungselements 18 ausgerichtet.
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Bei Umschaltung von der Freigabestellung in die Sperrstellung wird das Sperrelement 52 entgegen der Rückstellkraft des Rückstellfederelements 62 verdreht. Die Umschaltung von der Sperrstellung in die Freigabestellung erfolgt insbesondere über die Rückstellkraft des Rückstellfederelements 62. Bei einem Ausfall der Betätigungsvorrichtung bei geöffneter Kupplung 12 und eingenommener Sperrstellung des Sperrelements 52, mit der das Betätigungselement 18 in der zweiten Betätigungsstellung festgelegt ist, kann die Freigabestellung selbsttätig über das Rückstellfederelement 62 eingenommen und damit das Betätigungselement 18 freigegeben und die Kupplung 12 über das Beaufschlagungselement geschlossen werden.
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3 zeigt eine Seitenansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung aus 1 bei einer Sperrstellung des Sperrelements. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 weist in dem Gehäuse 38 einen Ausschnitt 64 auf, in dem die Deckplatte und das Gehäuseelement 59 drehfest eingehängt sind. Weiterhin ist ein Radialabschnitt 66 des Sperrelements 52 in dem Ausschnitt 64 begrenzt bewegbar aufgenommen. Dadurch kann eine Begrenzung der Umschaltbewegung durch die mit dem Ausschnitt 64 und dem Radialabschnitt 66 gebildete Anschlagvorrichtung 68 umgesetzt werden. Eine maximale Bewegung des Sperrelements 52 in Richtung der Sperrstellung und der Freigabestellung wird über die Anschlagvorrichtung 68 begrenzt.
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An dem Radialabschnitt 66 ist eine Aussparung 70 zur Verbindung mit einem hier nicht dargestellten Aktorelement angeordnet, das die Auslenkung des Sperrelements 52 entgegen der Rückstellkraft des Rückstellfederelements 62 bewirkt. Das Sperrelement 52 ist hier in einer Sperrstellung, bei der das Sperrelement 52 in axialer Richtung formschlüssig mit der Vertiefung 56 des Betätigungselements 18 verbunden ist und dieses axial festlegt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehmomentübertragungsvorrichtung
- 12
- Kupplung
- 13
- Drehachse
- 14
- zweites Bauteil
- 16
- Reibbereich
- 18
- Betätigungselement
- 20
- Betätigungsvorrichtung
- 22
- Beaufschlagungselement
- 24
- Tellerfeder
- 26
- Druckkolben
- 28
- Betätigungsbereich
- 30
- axialer Vorsprung
- 32
- Kolbenraum
- 34
- Dichtelement
- 36
- Hülse
- 38
- Gehäuse
- 39
- Lamellenpaket
- 40
- erste Lamelle
- 42
- zweite Lamelle
- 44
- Reiblamelle
- 46
- Stahllamelle
- 48
- axiale Finger
- 50
- Sperrvorrichtung
- 52
- Sperrelement
- 56
- Vertiefung
- 58
- Sperrbereich
- 59
- Gehäuseelement
- 60
- Deckplatte
- 61
- Aussparung
- 62
- Rückstellfederelement
- 63
- Schraubenfeder
- 64
- Ausschnitt
- 66
- Radialabschnitt
- 68
- Anschlagvorrichtung
- 70
- Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017003633 A1 [0002]
