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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs umfassend eine das Kraftfahrzeug antreibende elektrische Maschine und einen Drehschwingungsdämpfer, wobei die elektrische Maschine einen Rotor aufweist, dessen Drehachse koaxial zur Drehachse des Drehschwingungsdämpfers im Antriebsstrang angeordnet ist, und der Rotor drehfest mit einem topfartigen Rotorträger verbunden ist, innerhalb dessen der Drehschwingungsdämpfer positioniert ist.
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Ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges umfasst eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglicht - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.
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Wie aus der
EP0773127A1 ,
DE10018926A1 und
US2007/0175726A1 bekannt ist, kann zwischen Brennkraftmaschine und Elektromotor eine erste Kupplungsanordnung angeordnet sein, um die Brennkraftmaschine von dem Elektromotor und dem restlichen Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges abzutrennen. Bei rein elektrischer Fahrt wird dann die erste Kupplungsanordnung geöffnet und die Brennkraftmaschine abgeschaltet, so dass das Abtriebsmoment des Hybridfahrzeuges allein von dem Elektromotor aufgebracht wird.
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Um die Laufruhe in hybriden Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen zu optimieren, werden in den Antriebsstrang häufig Drehschwingungsdämpfer eingesetzt. Drehschwingungsdämpfer sind zur Dämpfung von Drehschwingungen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors grundsätzlich bekannt. Beispielsweise ist aus der
DE 10 2008 004 70 A1 ein Zweimassenschwungrad bekannt, bei dem zur Drehschwingungsdämpfung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors ein Primärschwungrad über eine Bogenfeder mit einem relativ zum Primärschwungrad verdrehbaren Sekundärschwungrad gekoppelt ist. Die Bogenfeder ist in einem Bogenfederkanal angeordnet, wobei eine Kanalwand des Bogenfederkanals durch das Primärschwungrad ausgebildet ist. In den Bogenfederkanal ragt ein Flansch der des Sekundärschwungrads hinein, der über einen Reibring an der Kanalwand abgestützt ist.
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Ein weiterer Drehschwingungsdämpfer ist beispielsweise aus der Druckschrift
WO14094761A1 bekannt. Der dort offenbarte Drehschwingungsdämpfer weist ein Eingangsteil und ein entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung aus über den Umfang verteilt angeordneten Bogenfedern begrenzt verdrehbares Ausgangsteil auf, welches eine Rückhalteschale für die Bogenfedern unter Fliehkrafteinwirkung aufweist. Die ausgangsseitigen Beaufschlagungsmittel des Ausgangsteils sind aus Mitnahmeelementen gebildet, die aus dem Ausgangsteil ausgestellt sind.
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Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, Drehmomentübertragungseinrichtungen für hybrid oder auch vollelektrisch betriebene Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen möglichst kompakt bauend und montagefreundlich auszuführen. Somit ist es die Aufgabe der Erfindung eine möglichst kompakt bauende und montagefreundliche Drehmomentübertragungseinrichtung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs umfassend eine das Kraftfahrzeug antreibende elektrische Maschine und einen Drehschwingungsdämpfer, wobei die elektrische Maschine einen Rotor aufweist, dessen Drehachse koaxial zur Drehachse des Drehschwingungsdämpfers im Antriebsstrang angeordnet ist, und der Rotor drehfest mit einem topfartigen Rotorträger verbunden ist, innerhalb dessen der Drehschwingungsdämpfer positioniert ist, wobei der Drehschwingungsdämpfer mittels einer Steckverzahnung drehmomentübertragend mit dem Rotorträger gekoppelt ist.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine Drehmomentübertragungseinrichtung zur Verfügung gestellt wird, bei der auf einfache Art und Weise eine Anbindung und Zentrierung des Drehschwingungsdämpfers an den Rotorträger erfolgen kann.
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Der Drehschwingungsdämpfer wird somit als ein separates Bauteil in den Rotorträger als Ganzes eingesetzt und zentriert, was besonders montagefreundlich ist. Dabei kann der Drehschwingungsdämpfer bevorzugt bereits fertig gewuchtet in den Rotorträger eingesetzt werden. Da die Anforderung an die Unwucht sehr hoch ist, muss die Zentrierung der Bauteile auch sehr genau ausgeführt sein, was mit der er erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung gewährleistet werden kann.
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Die erfindungsgemäße Idee umfasst somit insbesondere, das der Drehschwingungsdämpfer über eine Steckverzahnung in den Rotorträger eingesteckt wird. Hier kann entweder eine radiale oder eine axiale Verzahnung verwendet werden. Zur Sicherung des Drehschwingungsdämpfers wird dann ein Sicherungsring eingelegt. Dieser Sicherungsring wird bevorzugt so ausgeführt, dass er zusätzlich auch eine Axialkraft erzeugt. Dadurch wird zum einen der Drehschwingungsdämpfer axial exakt fixiert, zum anderen wird eine Reibung zwischen Drehschwingungsdämpfer und Rotorträger erzeugt, die die ein Rasseln innerhalb des Verzahnungsspiels vermeidet. Die Reibung sollte so groß sein, dass bei kleinen Momenten die Nulldurchgänge/Flankenwechsel, die durch die Anregung/Ungleichförmigkeit/Schwingungen beispielsweise eines Verbrennungsmotors entstehen, vermieden werden. Bei großen Momentwechseln von Zug nach Schub kann es zu einem Flankenwechsel kommen, jedoch erzeugt dieser „einmalige“ Wechsel keine akustischen Probleme bzw. Verschleiß.
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Somit kann eine konstruktiv sehr einfache Verbindungsmöglichkeit von Drehschwingungsdämpfer und Rotorträger realisiert werden, die per Sicherungsring auch einfach montiert werden kann. Die Steckverzahnung kann als radiale Steckverzahnung innerhalb des Rotorstegs des Rotorträgers oder als radiale Verzahnung außen (oder innen) am Rotorträger erfolgen.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Ein Drehschwingungsdämpfer in dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang kann insbesondere die Aufgabe haben, Schwingungen zwischen einem Motor, wie einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Maschine und beispielsweise einem Getriebe innerhalb eines Antriebsstrangs zu dämpfen. Insbesondere Verbrennungsmotoren geben kein konstantes Drehmoment ab. Die ständig wechselnden Winkelgeschwindigkeiten der Kurbelwelle erzeugen Schwingungen, die über das Kupplungssystem und die Getriebeeingangswelle zum Fahrzeuggetriebe übertragen werden können. Hier können diese Schwingungen unerwünschte Rasselgeräusche hervorrufen. Drehschwingungsdämpfer sollen diese Schwingungen zwischen Motor und Getriebe verringern.
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Im Sinne dieser Anmeldung werden unter dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug die Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und über die Fahrzeugräder bis auf die Straße übertragen. Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen. Ein Hybridelektrokraftfahrzeug, auch als Hybrid Electric Vehicle (HEV) bezeichnet, ist ein Elektrofahrzeug, das von mindestens einem Elektromotor sowie einem weiteren Energiewandler angetrieben wird und Energie sowohl aus seinem elektrischen Speicher (Akku) als auch einem zusätzlich mitgeführten Kraftstoff bezieht.
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Der Drehschwingungsdämpfer kann insbesondere als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Ein als Zweimassenschwungrad ausgebildeter Drehmomentübertragungseinrichtung kann insbesondere ein als Primärteil ausgebildetes Primärschwungrad, ein als Sekundärteil ausgebildetes Sekundärschwungrad, ein rotatives Gleitlager, eine oder mehrere Federeinrichtungen und ggf. eine oder mehrere Dämpfereinrichtung umfassen. Beim Zweimassenschwungrad (ZMS) ist die Schwungmasse aufgeteilt in die Primärschwungmasse (Primärschwungrad) und die Sekundärschwungmasse (Sekundärschwungrad). Im Momentenfluss zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad ist eine Federeinrichtung angeordnet, die das Primärschwungrad und das Sekundärschwungrad torsionsweich miteinander verbinden.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Federeinrichtung als Bogenfeder ausgeführt ist. Die Federeinrichtung kann insbesondere auch wenigstens eine Bogenfeder und/oder wenigstens eine Druckfeder umfassen. Die Federeinrichtung kann auch aus einer Mehrzahl von parallel- und/oder in Reihe wirkenden Federeinrichtungen gebildet sein.
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Bevorzugt kann zur Dämpfung der Torsion zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad eine Dämpfungseinrichtung, beispielsweise in Form einer Reibkupplung, im Momentenfluss zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad angeordnet sein.
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Das Primärschwungrad hat die Funktion die Antriebsseite des Zweimassenschwungrads mit der Federeinrichtung zu koppeln. Das Primärschwungrad kann insbesondere mehrteilig ausgeführt sein und eine Primärschwungscheibe umfassen, welche insbesondere über eine Primärverbindungsscheibe mit einer Primärradnabe verbunden sein kann. Die Primärschwungscheibe und die Primärverbindungsscheibe können bevorzugt über Nietverbindungen drehfest miteinander verbunden sein. Das Primärschwungrad ist bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff hergestellt.
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Das Sekundärschwungrad hat die Funktion die Abtriebsseite des Drehschwingungsdämpfers mit der Federeinrichtung zu koppeln. Das Sekundärschwungrad kann insbesondere mehrteilig ausgeführt sein und eine Sekundärschwungscheibe umfassen, welche insbesondere über eine Sekundärverbindungsscheibe mit einer Sekundärradnabe verbunden sein kann. Die Sekundärschwungscheibe und die Sekundärverbindungsscheibe können bevorzugt über Nietverbindungen drehfest miteinander verbunden sein. Das Sekundärschwungrad ist bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff hergestellt.
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Die Primärschwungscheibe kann insbesondere eine Aufnahme für die Federeinrichtung besitzen. Bevorzugt ist die Aufnahme, insbesondere für eine Bogenfeder, kanalförmig in der Primärschwungscheibe angeordnet. Besonders bevorzugt ist es, dass die Aufnahme für die Federeinrichtung monolithisch mit der Primärschwungscheibe ausgeformt ist.
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Der Drehschwingungsdämpfer ist insbesondere für eine Verwendung in einem vollelektrischen oder hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
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Besonders bevorzugt ist es, den Drehschwingungsdämpfer in einem Hybridmodul zu verwenden. In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können ein Elektromotor und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln des Elektromotors in und/oder Auskuppeln des Elektromotors aus dem Antriebsstrang, in einem Hybridmodul vorhanden sein.
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Ein Hybridmodul kann je nach Eingriffspunkt des Elektromotors in den Antriebsstrang in die folgenden Kategorien P0-P4 eingeteilt werden:
- P0: der Elektromotor ist vor der Brennkraftmaschine angeordnet und beispielsweise über einen Riemen mit der Brennkraftmaschine gekoppelt. Bei dieser Anordnung des Elektromotors wird dieser auch gelegentlich als Riemenstartergenerator (RSG) bezeichnet,
- P1: der Elektromotor ist direkt hinter der Brennkraftmaschine angeordnet. Die Anordnung des Elektromotors kann beispielsweise kurbelwellenfest vor der Anfahrkupplung erfolgen,
- P2: der Elektromotor ist zwischen einer häufig als K0 bezeichneten Trennkupplung und der Anfahrkupplung aber vor dem Fahrzeuggetriebe im Antriebsstrang angeordnet,
- P3: der Elektromotor ist im Fahrzeuggetriebe und/oder der Getriebeausgangswelle angeordnet,
- P4: der Elektromotor ist an einer bestehenden oder separaten Fahrzeugachse angeordnet und
- P5: der Elektromotor ist am oder im Fahrzeugrad angeordnet, beispielsweise als Radnabenmotor.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steckverzahnung als axiale Steckverzahnung ausgebildet ist Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Steckverzahnung als radiale Steckverzahnung ausgebildet ist
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Position des Drehschwingungsdämpfers mittels eines Sicherungsrings gegenüber dem Rotorträger axial gesichert ist.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Sicherungsring sowie der Drehschwingungsdämpfer und/oder der Rotorträger so ausgeformt sind, dass im eingesetzten Zustand des Sicherungsrings eine Axialkraft zwischen dem Sicherungsring sowie dem Drehschwingungsdämpfer und/oder dem Rotorträger bewirkt ist.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Sicherungsring zur Erzeugung der Axialkraft eine Fase aufweist.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Drehschwingungsdämpfer eine umlaufende Nut zur Aufnahme des Sicherungsrings aufweist, wobei die Nut zur Erzeugung der Axialkraft eine angestellte Fläche aufweist, an welcher der Sicherungsring anliegt.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Nut in Umfangsrichtung unterbrochen ausgebildet ist und im Wesentlichen kreisringsegmentartig durch die die axiale Steckverzahnung ausbildenden Axialzähne definiert ist.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Nut als umlaufende Nut in der radialen Steckverzahnung des Rotorträgers ausgebildet ist.
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Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass der Antriebsstrang als ein Hybridmodul konfiguriert ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 einen hybriden und vollelektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs in einer schematischen Blockschaltdarstellung,
- 2 eine erste Ausführungsform einer Steckverzahnung zwischen Rotorträger und Drehschwingungsdämpfer in einer Explosionsdarstellung und im zusammengesetzten Zustand in einer perspektivischen Ansicht,
- 3 eine Detailansicht der Steckverzahnung aus 2 in einer perspektivischen Axialschnittdarstellung,
- 4 eine zweite Ausführungsform einer Steckverzahnung zwischen Rotorträger und Drehschwingungsdämpfer in einer Explosionsdarstellung
- 5 eine Axialschnittdarstellung der Steckverzahnung aus 4,
- 6 eine Detaildarstellung der Steckverzahnung aus 4 in einer perspektivischen Axialschnittansicht.
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Die 1 zeigt einen Antriebsstrang 1 eines hybriden und eines vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs 2 umfassend eine das Kraftfahrzeug 2 antreibende elektrische Maschine 3 und einen Drehschwingungsdämpfer 4.
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Die elektrische Maschine 3 weist einen Rotor 5 auf, dessen Drehachse 6 koaxial zur Drehachse 7 des Drehschwingungsdämpfers 4 im Antriebsstrang 1 angeordnet ist, was sich beispielsweise auch gut aus der Zusammenschau der 1+5 erkennen läßt. Der Rotor 5 ist dabei drehfest mit einem topfartigen Rotorträger 8 verbunden, innerhalb dessen der Drehschwingungsdämpfer 4 positioniert ist,
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Der Drehschwingungsdämpfer 4 ist mittels einer Steckverzahnung 9 drehmomentübertragend mit dem Rotorträger 8 gekoppelt, was nachstehend näher erläutert wird. Die 2-3 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Steckverzahnung 9 als axiale Steckverzahnung 10 ausgebildet ist.
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Die 2 zeigt die an dem Rotorträger 8 ausgebildeten Öffnungen 17, die von den sich in axialer Richtung aus dem Aufnahmering 18 des Drehschwingungsdämpfers 4 herauserstreckenden Axialzähnen 16 durchgriffen werden und so die axiale Steckverzahnung 10 ausbilden. Der Drehschwingungsdämpfer 4 wird durch den Sicherungsring 12 axial gegenüber dem Rotorträger 8 gesichert. Hierzu wird der Sicherungsring 12 in einer ringförmigen Nut 14 fixiert, was gut in der 3 zu erkennen ist. Die Nut 14 ist in Umfangsrichtung unterbrochen ausgebildet und im Wesentlichen kreisringsegmentartig durch die die axiale Steckverzahnung 10 ausbildenden Axialzähne 16 definiert.
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In allen gezeigten Ausführungsformen ist die Position des Drehschwingungsdämpfers 4 mittels eines Sicherungsrings 12 gegenüber dem Rotorträger 8 axial gesichert. Der Sicherungsring 12 sowie der Drehschwingungsdämpfer 4 sind in dem in der 3 gezeigten Beispiel so ausgeformt, dass im eingesetzten Zustand des Sicherungsrings 12 eine Axialkraft zwischen dem Sicherungsring 12 sowie dem Drehschwingungsdämpfer 4 bewirkt ist. Der Sicherungsring 12 weist zur Erzeugung der Axialkraft eine Fase 13 auf. Der Aufnahmering 18 des Drehschwingungsdämpfers 4 besitzt eine umlaufende Nut 14 zur Aufnahme des Sicherungsrings 12, wobei die Nut 14 zur Erzeugung der Axialkraft eine angestellte Fläche 15 aufweist, an welcher der Sicherungsring 12 mit seiner Fase 13 anliegt.
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Eine Steckverzahnung 9, die als radiale Steckverzahnung 11 ausgebildet ist, wird in den 4-6 gezeigt und nachstehend näher erläutert. Anhand der 4 lässt sich gut die radiale Steckverzahnung 11 erkennen. Ersichtlich ist aus der 5 und 6, dass die Nut 14 als umlaufende Nut in der radialen Steckverzahnung 11 des Rotorträgers 8 ausgebildet ist. Die Nut 14 weist zur Erzeugung der Axialkraft eine angestellte Fläche 15 auf, an welcher der Sicherungsring 12 anliegt.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- elektrische Maschine
- 4
- Drehschwingungsdämpfer
- 5
- Rotor
- 6
- Drehachse
- 7
- Drehachse
- 8
- Rotorträger
- 9
- Steckverzahnung
- 10
- axiale Steckverzahnung
- 11
- radiale Steckverzahnung
- 12
- Sicherungsring
- 13
- Fase
- 14
- Nut
- 15
- Fläche
- 16
- Axialzähne
- 17
- Öffnungen
- 18
- Aufnahmering
- 19
- Feder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0773127 A1 [0003]
- DE 10018926 A1 [0003]
- US 20070175726 A1 [0003]
- DE 10200800470 A1 [0004]
- WO 14094761 A1 [0005]
