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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 12. März 2019 eingereichten nicht-vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 16/299,696 , deren Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kupplungssystem und insbesondere auf eine Abdeckungsplatte für ein Kupplungssystem mit einem Befestigungselement an der Kupplungsdruckplatte, welches mit einem Sicherungsring an einer Welle in Eingriff kommen kann.
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HINTERGRUND
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kupplungssystem mit Kupplung (Reibungskupplung/Reibungskupplung) und Kupplungsaktuator für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer rotierenden Welle, beispielsweise eines Personenkraftwagens, Lastkraftwagens, Busses oder eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs, umfassend einen in axialer Richtung der Kupplungsvorrichtung verschiebbaren Kolben zum Einrücken und Ausrücken von Kupplungsscheiben eines Kupplungspakets mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors. Die hydraulisch verschiebbare Betätigungskolbenanordnung treibt einen Kolben zu einer Gegendruckplatte auf einer gegenüberliegenden Seite des Kupplungspakets. Eine Abdeckungsplatte hält den Druck im Kolben.
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Während des Gebrauchs wird die Abdeckungsplatte durch den hydraulischen Druck axial vom Kolben weggedrückt, was unerwünscht ist. Darüber hinaus können, wenn sich die Welle dreht, Zentrifugalkräfte dazu führen, dass sich rotierende Elemente radial nach außen bewegen und sich rotierende Ringe radial nach außen ausdehnen.
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KURZDARSTELLUNG
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Die vorliegende Offenbarung behandelt das Verhindern einer ungewollten Bewegung oder eines Ausrücken aufgrund von Hydraulik- und Zentrifugalkräften, wodurch diese und andere Probleme des Standes der Technik, wie eine komplizierte Montage und hohe Materialkosten, überwunden werden. Die vorliegende Offenbarung behandelt ein in einer Abdeckungsplatte ausgebildetes Befestigungselement, welches in einen Sicherungsring an einer Welle in Eingriff kommen kann.
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In einem Aspekt behandelt die vorliegende Offenbarung eine Kupplungsvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, die einen Hydraulikkolben zum Betätigen eines Kupplungspakets, eine Abdeckungsplatte, eine innere Dichtung, eine äußere Dichtung und einen Sicherungsring beinhaltet. Die Abdeckungsplatte definiert eine Hydraulikkammer zwischen der Abdeckungsplatte und einem Kolben, wobei die Abdeckungsplatte ein Befestigungselement hat. Die innere Dichtung dient zur Montage zwischen der Abdeckungsplatte und der Welle. Die äußere Dichtung dient zur Montage zwischen der Abdeckungsplatte und einem Kolben. Der Sicherungsring dient dazu, eine axiale Bewegung der Abdeckungsplatte weg vom Hydraulikkolben zu verhindern. Das Befestigungselement begrenzt die radiale Ausdehnung des Sicherungsrings und hält den Eingriff zwischen dem Sicherungsring und der Abdeckungsplatte aufrecht.
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In einem weiteren Aspekt richtet sich die vorliegende Offenbarung auf eine Abdeckungsplatte zum Bereitstellen einer Hydraulikdruckkammer für einen Kolben eines Kupplungssystems für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten axialen Seite, einer zweiten axialen Seite, einem radial inneren Abschlussende, das zur ersten axialen Seite ausgerichtet, ein radial äußeres Abschlussende und ein Befestigungselement. Die erste axiale Seite dient zum Definieren einer Druckkammer für einen Hydraulikkolben. Das Befestigungselement wird vom Abschlussende her maschinell bearbeitet. Das Befestigungselement beinhaltet eine sich radial erstreckende Fläche, eine abgerundete Ecke und eine sich axial erstreckende Fläche. Das Befestigungselement ist so bemessen, dass es in einen Sicherungsring eingreift, um eine axiale Bewegung der Abdeckung zu verhindern, und konfiguriert, um eine radiale Ausdehnung des Sicherungsrings zu verhindern
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Figurenliste
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Die vorstehende Kurzdarstellung und die nachstehende detaillierte Beschreibung werden besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, die eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. In den Zeichnungen:
- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsanordnung, die auf die vorliegende Anmeldung anwendbar ist;
- 2 ist eine seitliche Querschnittsansicht der Kupplungsanordnung von 1 entlang der Linie 2-2;
- 3 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht der Kupplungsanordnung von 1;
- 4A ist eine teilweise vergrößerte Ansicht einer Abdeckungsplatte der Kupplungsanordnung von 1;
- 4B ist eine teilweise vergrößerte Ansicht einer anderen Abdeckungsplatte der Kupplungsanordnung von 1; und
- 4C ist eine teilweise vergrößerte Ansicht noch einer anderen Abdeckungsplatte der Kupplungsanordnung von 1.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
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AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Befestigungselement einer Abdeckungsplatte einer Kupplungsanordnung zum Halten eines Sicherungsrings. Das Befestigungselement und der Sicherungsring sind speziell auf die hier erörterten Zwecke ausgelegt.
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Zunächst sei darauf hingewiesen, dass gleiche Bezugszeichen in unterschiedlichen Zeichnungsansichten identische oder funktionell ähnliche Konstruktionselemente bezeichnen. Des Weiteren versteht sich, dass diese vorliegende Offenbarung nicht auf die vorliegend beschriebenen bestimmten Ausführungsformen, Methoden, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und daher natürlich abgewandelt werden kann. Es versteht sich zudem, dass die verwendete Terminologie lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Aspekte dient und den Umfang der vorliegenden Offenbarung, die nur durch die anliegenden Ansprüche beschränkt ist, nicht einschränken soll.
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Sofern nicht anders definiert, ist sämtlichen hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffen die gleiche Bedeutung eigen, die ihnen der Fachmann dem Gebiet zuschreibt, zu dem diese Offenbarung gehört. Obwohl beliebige Verfahren, Vorrichtungen oder Materialien, die den vorliegend beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, bei der Anwendung oder beim Testen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können, werden nun die folgenden beispielhaften Verfahren, Vorrichtungen und Materialien beschrieben.
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Bestimmte Terminologie wird in der folgenden Beschreibung lediglich zur Vereinfachung verwendet und ist nicht einschränkend. Die Begriffe „vordere“, „hintere“, „obere“, „untere“ bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Die Wörter „radial nach innen“ und „radial nach außen“ beziehen sich auf Richtungen radial zu einer Achse des referenzierten Teils und von dieser weg, oder allgemeiner relativ zu einer Welle, die das referenzierte Teil trägt. „Axial“ bezieht sich auf eine Richtung entlang der Rotationsachse einer Welle oder eines anderen Teils. Ein Verweis auf eine Liste von Elementen, die als „mindestens eines von a, b oder c“ bezeichnet werden (wobei a, b und c die aufgelisteten Elemente darstellen), bedeutet jedes einzelne der Elemente a, b oder c oder Kombinationen davon. Die Terminologie beinhaltet die oben speziell erwähnten Begriffe, Ableitungen davon und Begriffe von ähnlicher Bedeutung. „Ungefähr“, wie hierin verwendet, wenn es sich auf einen messbaren Wert bezieht, wie etwa einen Betrag, eine zeitliche Dauer und dergleichen, soll Abweichungen von ±5 % vom spezifizierten Wert umfassen.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist ein beispielhaftes Kupplungssystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dargestellt und an einer Welle S montiert, die sich um ihre Achse A dreht. Die Kupplungsanordnung 1 beinhaltet ein Kupplungspaket 10 mit einer oder mehreren Kupplungsdruckplatten 12, 14, 16, 18, dazwischen angeordnet sind die Kupplungsscheiben 13, 15, 17, 19, die von einem Lamellenträger 20 getragen werden. Ein Fachmann würde erkennen, dass, obwohl vier Kupplungsdruckplatten und Kupplungsscheiben dargestellt sind, das Kupplungspaket 10 auch andere Mengen umfassen kann. Ein Lamellenträger 20 trägt das Kupplungspaket 10. Eine Feder 22, wie beispielsweise eine Schraubenfeder, ist zwischen einem Ausgleichsdamm 24 und einem Kolben 32 montiert und spannt sie nach außen voneinander weg vor (und spannt daher das Kupplungspaket 10 zum Ausrücken vor), wie weiter unten erörtert. Eine Gegendruckplatte 26 ist gegen das Kupplungspaket 10 und den Lamellenträger 20 positioniert.
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Eine Kolbenanordnung 30 beinhaltet den Kolben 32, der an einem Außendurchmesser (OD) der Welle S montiert ist, eine erste Dichtung 34 zwischen dem Kolben und dem Ausgleichsdamm 24, eine zweite Dichtung 36 zwischen dem Kolben und einer Abdeckungsplatte 50 und eine dritte Dichtung 38 zwischen dem Kolben und der Welle S. Eine Hydraulikkammer 40 ist zwischen dem Kolben 32 und der Abdeckungsplatte 50 definiert. Die Dichtungen 34, 36, 38 reichen aus, um einen hohen Druck in der Hydraulikkammer 40 zu wahren, während sie eine axiale Bewegung des Kolbens 32 ermöglichen, wie weiter unten erörtert.
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Im Gebrauch kann der Hydraulikkammer 40 Hochdruckfluid zugeführt werden, um die Kolbenanordnung 30 zu aktivieren. Das unter Druck stehende Fluid treibt den Kolben 32 in Richtung des Kupplungspakets 10 und der Gegendruckplatte 26 (d. h. in der Perspektive von 2 nach links) und überwindet die Federkraft der Feder 22. Als Ergebnis wird das Kupplungspaket 10 zusammengedrückt und greift effektiv in die Welle S ein, um die Fahrzeugleistung zu übertragen, wie es im Stand der Technik allgemein bekannt ist. Anschließend, wenn der Druck in der Hydraulikkammer 40 ausreichend reduziert ist, treibt die Feder 22 den Kolben 32 vom Kupplungspaket weg, was zum Ausrücken der Kupplungsdruckplatten 12/14/16/18 und der Kupplungsscheiben 13/15/17/19 führt.
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Die Abdeckungsplatte 50 beinhaltet ein erstes Abschlussende 52 in einer radial äußeren Position und nahe der Dichtung 36, ein zweites Abschlussende 54 in einer radial inneren Position und nahe einer Dichtung 55 am Außendurchmesser der Welle S, eine erste axiale Seite 56, die zur Hydraulikkammer 40 und der Kolbenanordnung 30 gerichtet ist, und eine zweite axiale Seite 58, die von der Hydraulikkammer und der Kolbenanordnung abgewandt ist. Das erste Abschlussende 52 ist auf die Kolbenanordnung 30 ausgerichtet und das zweite Abschlussende 54 ist von der Kolbenanordnung 30 weg ausgerichtet. Die Dichtung 55 ist in einer Nut 2 der Welle montiert. Um die Abdeckungsplatte 50 gegen den hydraulischen Druck axial an Ort und Stelle zu halten (d. h. um zu verhindern, dass die Abdeckungsplatte in der Perspektive von 2 nach rechts gedrückt wird), beinhaltet die Abdeckungsplatte 50 ein Befestigungselement 60, das dazu konfiguriert ist, mit einem Sicherungsring 90 zusammenzuwirken. Bei der Abdeckungsplatte 50 kann es sich beispielsweise um ein geprägtes Metallteil handeln.
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3-4C zeigen im Detail das Befestigungselement 60 und die Strukturen, die die Abdeckungsplatte 50 an der Welle S befestigen. Das Befestigungselement 60 wird durch Entfernen von Material am zweiten Abschlussende 54 der Abdeckungsplatte, beispielsweise durch maschinelle Bearbeitung, gebildet. Das Befestigungselement 60 beinhaltet eine sich radial erstreckende Fläche 62, eine abgerundete Ecke 64 und eine sich axial erstreckende Fläche 66. Eine Abschlussfläche 68 mit verringerter Höhe erstreckt sich über das Befestigungselement 60. Die abgerundete Ecke 64 kann kreisförmig mit einem Radius 70 sein und kann sich in einem Winkel 72 öffnen, der von der Vertikalen (in der Perspektive von 4) um einen Versatzwinkel 74 versetzt ist. Die sich radial erstreckende Fläche 62 hat eine radiale Höhe 76 und eine axiale Länge 78, die von der Abschlussfläche 68 zurückgesetzt ist. Die sich axial erstreckende Fläche 66 hat eine axiale Länge 80 und die Abdeckungsplatte 50 hat eine Dicke 82.
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Insbesondere kann, wie in 4A dargestellt, der Winkel 72 20 Grad bis 50 Grad betragen, in einer Ausführungsform kann der Winkel 72 ungefähr 35 Grad betragen. Der Versatzwinkel 74 kann 15 Grad bis 40 Grad betragen, in einer Ausführungsform kann der Versatzwinkel 74 zwischen ungefähr 26,5 und ungefähr 28,5 Grad liegen. In einer Ausführungsform mit einer Abdeckungsplattendicke 82 von etwa 3 mm können die folgenden Abmessungen vorgesehen sein. Die radiale Höhe 76 kann ungefähr 1 mm betragen und die axiale Länge 78 kann ungefähr 0,7 mm betragen. Die axiale Länge 80 kann 0,2 mm betragen. Allgemeiner ausgedrückt ist das Befestigungselement 60 aus etwa der Hälfte der Dicke 82 der Abdeckungsplatte 50 gebildet.
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Der Sicherungsring 90 ist in einer Nut 4 der Welle S gelagert, die auch eine Eckkerbe 6 haben kann. Der Sicherungsring 90 ist positioniert, um mit dem zweiten Abschlussende 54 der Abdeckungsplatte 50, insbesondere der sich radial erstreckenden Fläche 62 und der abgerundeten Ecke 64 des Befestigungselements 60, in Eingriff zu treten. Der Sicherungsring 90 hat eine radiale Ausdehnung, die größer ist als die des Befestigungselements 60. Der Sicherungsring 90 soll in der Nut 4 sitzen bleiben und kann eine komplementäre Struktur haben, um in die Eckkerbe 6 zu passen. Aufgrund der Plastizität des Sicherungsrings 90 kann er sich jedoch unter Zentrifugalkräften nach außen ausdehnen. In diesem Fall fangen die sich axial erstreckende Fläche 66 und die abgerundete Ecke 64 des Sicherungsrings 60 den Sicherungsring ein und halten den Eingriff aufrecht.
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Wie in 4B und 4C dargestellt, werden alternative Formen für das Befestigungselement 60 der Abdeckungsplatte 50 in Betracht gezogen. In 4B beinhaltet das Befestigungselement 160 eine sich radial erstreckende Fläche 162, eine Ecke 164, eine sich axial erstreckende Fläche 166 und eine Abschlussfläche 168. In 4B beinhaltet das Befestigungselement 260 eine sich radial erstreckende Fläche 262, eine abgerundete Ecke 264, eine sich axial erstreckende Fläche 266 und eine Abschlussfläche 268. Die abgerundete Ecke 264 hat einen kleineren Radius als der Radius 70 der relativ bauchigen abgerundeten Ecke 64 aus 4A.
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Die Form des Befestigungselements 60/160/260 kann so gewählt werden, dass sie die Art des zu verwendenden Sicherungsrings 90 ergänzt. So ist beispielsweise die relativ bauchige abgerundete Ecke 64 für einen Sicherungsring 90 nützlich, der scharfe Kanten oder Kanten mit kleinem Radius hat, um sicherzustellen, dass keine Lasten auf die Oberseite des Sprengrings aufgebracht werden. Die rechtwinklige Ecke 164 oder die relativ schmale abgerundete Ecke 264 können mit einem Sicherungsring 90 verwendet werden, der relativ größere Kantenradien hat. Allgemein kann das Befestigungselement 60/160/260 als einteilig aus der Abdeckungsplatte 50 oder der Abschlussfläche 68/168/268 gebildet angesehen werden.
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Das spezielle Material der verschiedenen Dichtungen wie der Dichtungen 34, 36, 38 und 55, das auf die vorliegende Offenbarung anwendbar ist, kann Ethylenacryl (AEM) oder ein anderes herkömmliches Dichtungsmaterial wie etwa Gummi sein. Die scheibenförmigen Dichtungen 38 und 54 können geformte Dichtungsringe, so genannte „D-Ringe“ sein, die einen D-förmigen Querschnitt haben können. Alternativ können andere Elastomer- und Polymermaterialien verwendet und aus verschiedenen Verfahren hergestellt werden, solange sie eine ausreichende Leistung, einschließlich Haltbarkeit und Elastizität, haben.
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Die offenbarte Abdeckungsplatte 50 und der Sicherungsring 90 stellen die obigen Vorteile einer dauerhaften Halterung für den rotierenden Sicherungsring 90 am Außendurchmesser der Welle S bereit, während seine Funktion des Haltens der Abdeckungsplatte gegen hydraulische Drücke beibehalten wird. Würde sich der Sicherungsring 90 aufgrund von Zentrifugalkräften vollständig aus der Nut 4 lösen, würde das Kupplungssystem 1 versagen. Das Befestigungselement 60 verhindert eine solche Verschiebung, während es die Funktion der Abdeckungsplatte 50 ermöglicht, wenn die Hydraulikkolbenanordnung 30 eine konstante Kraft von der Feder 22 und eine dynamische Kraft vom Druck erfährt, mit der die Hydraulikkammer 40 beaufschlagt wird.
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Nachdem auf diese Weise die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen im Detail beschrieben wurden, ist zu erkennen und für den Fachmann offensichtlich, dass viele physikalische Änderungen, von denen nur einige in der detaillierten Beschreibung der vorliegenden Offenbarung beispielhaft dargestellt sind, ohne Änderung der darin verkörperten erfinderischen Konzepte und Prinzipien vorgenommen werden können. Hydraulikfluid zum Antreiben des Kolbens 30 kann von einem separaten Teil des Fahrzeugs bereitgestellt werden, oder eine oder mehrere Pumpen können in die Kupplungsanordnung 10 integriert sein. Es versteht sich auch, dass zahlreiche Ausführungsformen, die nur einen Teil der bevorzugten Ausführungsform enthalten, möglich sind, die in Bezug auf diese Teile die darin verkörperten erfinderischen Konzepte und Prinzipien nicht ändern. So können beispielsweise anstelle eines hydraulisch betätigten Kolbens verschiedene andere Betätigungsmittel, wie beispielsweise ein elektrischer Aktuator, vorgesehen sein. Die vorliegenden Ausführungsformen und optionalen Konfigurationen sind daher in jeder Hinsicht als beispielhaft und/oder veranschaulichend und nicht einschränkend zu betrachten, wobei der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung angegeben wird, daher sind alle alternativen Ausführungsformen und Änderungen dieser Ausführungsform, die die Bedeutung und den Äquivalenzbereich dieser Ansprüche betreffen, darin eingeschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsanordnung
- 2
- Nut
- 4
- Nut
- 6
- Kerbe
- 10
- Kupplungspaket
- 12
- Kupplungsdruckplatte
- 13
- Kupplungsscheibe
- 14
- Kupplungsdruckplatte
- 15
- Kupplungsscheibe
- 16
- Kupplungsdruckplatte
- 17
- Kupplungsscheibe
- 18
- Kupplungsdruckplatte
- 19
- Kupplungsscheibe
- 20
- Plattenträger
- 22
- Feder
- 24
- Ausgleichsdamm
- 26
- Gegendruckplatte
- 30
- Kolbenanordnung
- 32
- Kolben
- 34
- Dichtung
- 36
- Dichtung
- 38
- Dichtung
- 40
- Hydraulikkammer
- 50
- Abdeckungsplatte
- 52
- Erstes Abschlussende
- 54
- Zweites Abschlussende
- 55
- Dichtung
- 56
- Erste Seite
- 58
- Zweite Seite
- 60
- Befestigungselement
- 62
- Radial-erstreckende Fläche
- 64
- Abgerundete Ecke
- 66
- Axial-erstreckende Fläche
- 68
- Abschlussfläche
- 70
- Radius
- 72
- Winkel
- 74
- Versatzwinkel
- 76
- Radiale Höhe
- 78
- Axiale Länge
- 80
- Axiale Länge
- 82
- Dicke
- 90
- Sicherungsring
- 160
- Befestigungselement
- 162
- Radial-erstreckende Fläche
- 164
- Ecke
- 166
- Axial-erstreckende Fläche
- 168
- Abschlussfläche
- 260
- Befestigungselement
- 262
- Radial-erstreckende Fläche
- 264
- Abgerundete Ecke
- 266
- Axial-erstreckende Fläche
- 268
- Abschlussfläche
- A
- Drehachse
- S
- Welle
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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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