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Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer im Zweiflansch-Design für einen (vorzugsweise hybriden / hybridisiert angetriebenen) Kraftfahrzeugantriebsstrang, weiter bevorzugt einen Antriebsstrang eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einer Schwungscheibe, zwei innerhalb eines bestimmten Verdrehwinkelbereiches relativ zueinander verdrehbar angeordneten sowie in dem Verdrehwinkelbereich mittels einer Federeinrichtung zueinander abgestützten Flanschelementen, wobei ein erstes Flanschelement in einer ersten Drehrichtung und ein zweites Flanschelement in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung an einem schwungscheibenfesten Bestandteil abgestützt sind, wobei die Flanschelemente in einem durch ein Hauptscheibenteil und ein Gegenscheibenteil der Schwungscheibe umschlossenen, axialen Aufnahmeraum angeordnet sind, sowie mit einer Nabe, die mit den Flanschelementen drehgekoppelt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang, der mit diesem Torsionsschwingungsdämpfer versehen ist.
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Gattungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Diesbezüglich offenbart bspw. die
WO 2008/019641 A1 einen Drehschwingungsdämpfer mit einer außen angeordneten Kupplungsscheibe. Weiterer Stand der Technik ist mit der
WO 2008/113316 A1 und der
US 2016/0319900 A1 offenbart.
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Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat sich darin gezeigt, dass die eingesetzten Schwungscheiben bekannter Torsionsschwingungsdämpfer aufgrund des beschränkten Bauraums relativ geringe Massen aufweisen. Es lassen sich folglich durch die Schwungscheiben nur relativ geringe Massenträgheitsmomente erzielen, was jedoch wiederum das Dämpfungsverhalten negativ beeinflusst.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und einen möglichst bauraumsparend ausgebildeten Torsionsschwingungsdämpfer zur Verfügung zu stellen, dessen Primärseite dennoch ein möglichst hohes Massenträgheitsmoment aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Torsionsschwingungsdämpfer im Zweiflansch-Design gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei die Schwungscheibe mehrere zumindest an dem Hauptscheibenteil festgelegte sowie radial außerhalb der Flanschelemente stapelartig angeordnete Blechsegmente aufweist.
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Dadurch wird radial außerhalb der Flanschelemente unmittelbar ein Bereich vorgesehen, in dem die die Masse erhöhenden Blechsegmente der Primärseite platziert sind. Dies führt insbesondere zu einer axial kompakten Bauweise, da die Blechsegmente zu einem axial möglichst kompakten Stapel kombiniert sind.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Sind die Blechsegmente untereinander als Gleichteile ausgebildet, wird deren Herstellaufwand deutlich reduziert.
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Sind die Blechsegmente ringförmig, d. h. in Umfangsrichtung vollständig umlaufend, ausgebildet, wird eine möglichst große Masse der Blechsegmente erzielt.
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Sind die Blechsegmente axial zwischen dem Hauptscheibenteil und dem Gegenscheibenteil eingeklemmt, sind diese einfach montierbar.
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In diesem Zusammenhang ist es zudem vorteilhaft, wenn die Blechsegmente mit mehreren in einer Umfangsrichtung verteilt angeordneten Befestigungselementen (vorzugsweise jeweils als Niet oder Schraube umgesetzt) an dem Hauptscheibenteil und/oder dem Gegenscheibenteil fixiert sind. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige Abstützung der Blechsegmente in Umfangsrichtung.
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Zweckmäßig ist es auch, wenn das Gegenscheibenteil mittels der Befestigungselemente relativ zu dem Hauptscheibenteil mit festgelegt ist. Dadurch sind die Befestigungselemente geschickt als Abstandshalter / Abstandselemente (zwischen Haupt- und Gegenscheibenteil) ausgebildet, wodurch der Montageaufwand weiter reduziert wird. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Befestigungselemente als Bolzensegmente, weiter bevorzugt als Nietbolzen, umgesetzt sind.
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Weist das Gegenscheibenteil einen die Blechsegmente radial von außen axial überragenden Außenwandbereich auf, der vorzugsweise auf einer radialen Außenseite des Hauptscheibenteils abgestützt ist, wird das Gegenscheibenteil auf einfache Weise relativ zu dem Hauptscheibenteil zentriert.
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In diesem Zusammenhang ist es alternativ auch zweckmäßig, wenn das Hauptscheibenteil einen die Blechsegmente radial von außen axial überragenden Außenwandbereich aufweist, der vorzugsweise auf einer radialen Außenseite des Gegenscheibenteils abgestützt ist.
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Ist zwischen dem Gegenscheibenteil und einem der Flanschelemente und/oder zwischen dem Gegenscheibenteil und der Nabe eine Reibeinrichtung wirkend eingesetzt, ist die zur Schwingungstilgung eingesetzte Reibeinrichtung axial kompakt ausgebildet.
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Hinsichtlich des Torsionsschwingungsdämpfers ist es zudem vorteilhaft, wenn die Schwungscheibe verzahnungsfrei, d. h. ohne eine Außenverzahnung sowie eine Kupplungsscheibe umgesetzt ist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein hybrides / hybridisiert angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen sowie einer mit der Nabe verbundenen, zu einem Getriebe hin führenden Welle.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein Torsionsschwingungsdämpfer im Zweiflansch-Design im Schwungrad (Schwungscheibe) integriert und mit gestapelten Blechsegmenten ausgestattet. Das Schwungrad wird mit dem Torsionsschwingungsdämpfer im Zweiflansch-Design umgesetzt, wobei eine aus mehreren in axialer Richtung gestapelten Blechsegmenten, vorzugsweise Blechringen, zusammengesetzte Schwungmasse in axialer Richtung zwischen den eingangsseitigen Haupt- und Gegenscheiben (Hauptscheibenteil und Gegenscheibenteil) und in radialer Richtung außerhalb der beiden ausgangsseitigen Flansche angeordnet ist, die gleichermaßen in axialer Richtung zwischen den eingangsseitigen Haupt- und Gegenscheiben angeordnet sind. Die Hauptscheibe ist mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verschraubt und trägt vorzugsweise keinen Starterzahnkranz. Die Flansche übertragen Drehmoment auf eine Nabe, die drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist. Insbesondere ist der Torsionschwingungsdämpfer in einem hybriden Antriebsstrang vorgesehen.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, das sich hinsichtlich eines an einem Gegenscheibenteil einer Schwungscheibe angebrachten Außenwandbereiches von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet, sowie
- 3 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei der Außenwandbereich an einem Hauptscheibenteil der Schwungscheibe vorgesehen ist.
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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. Auch können die verschiedenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele prinzipiell frei miteinander kombiniert werden. In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass das zweite und das dritte Ausführungsbeispiel nach den 2 bis 3 jeweils grundsätzlich gemäß dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut sind und funktionieren. Der Kürze wegen werden daher nachfolgend lediglich die Unterschiede des zweiten Ausführungsbeispiels bzw. des dritten Ausführungsbeispiels gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Die hierin verwendeten Richtungsangaben axial, radial und in Umfangsrichtung beziehen sich auf eine zentrale Drehachse 24 des Torsionsschwingungsdämpfers 1, sodass unter axialer Richtung / axial eine Richtung entlang / parallel zu der Drehachse 24, unter radialer Richtung / radial eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 24 und unter Umfangsrichtung eine Richtung tangential zu einer konzentrisch um die Drehachse 24 herumverlaufenden Kreislinie zu verstehen ist.
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In Zusammenhang mit 1 in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiels geht hervor, dass der erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer 1 auf typische Weise in einem Antriebsstrang 2, hier einem hybriden Antriebsstrang, eines Kraftfahrzeuges / Hybridfahrzeuges eingesetzt ist. Der Antriebsstrang 2 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich zwischen einer Kurbelwelle 20 einer Verbrennungskraftmaschine und einer Welle 19, die zu einem Getriebe hin führt, veranschaulicht. Die Welle 19 ist auf typische Weise eine zu einer Kupplungseinrichtung hin führende Verbindungswelle oder direkt eine Getriebeeingangswelle des Getriebes.
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Der Torsionsschwingungsdämpfer 1 weist grundsätzlich eine primärseitige Schwungscheibe 3 auf. Die Schwungscheibe 3 ist zur Befestigung an der Kurbelwelle 20 ausgebildet und in 1 über mehrere Schrauben 21 an der Kurbelwelle 20 angeschraubt. Insbesondere ist ein Hauptscheibenteil 8 der Schwungscheibe 3 an die Kurbelwelle 20 angeschraubt. Das plattenförmige Hauptscheibenteil 8 erstreckt sich von seinem in 1 an der Kurbelwelle 20 axial anliegenden Befestigungsbereich 22 aus in radialer Richtung nach außen. Radial außerhalb des Befestigungsbereichs 22, zu seiner radialen Außenseite 15 hin, weist das Hauptscheibenteil 8 einen Aufnahmebereich 23 / Abstützbereich auf.
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Relativ zu dem Aufnahmebereich
23 ist ein Gegenscheibenteil
9 der Schwungscheibe
3 festgelegt. Das Gegenscheibenteil
9 ist ebenfalls plattenförmig umgesetzt und erstreckt sich von seinem mit dem Hauptscheibenteil
8 verbundenen, axial beabstandet zu dem Hauptscheibenteil
8 angeordneten Verbindungsbereich
32 in radialer Richtung nach innen. Unter Ausbildung eines axialen Aufnahmeraums
10 zwischen dem Hauptscheibenteil
8 und dem Gegenscheibenteil
9 sind zwei Flanschelemente
5,
6, die weiterhin mit einer Nabe
11 drehgekoppelt sind, aufgenommen. Hinsichtlich der Aufnahme der Flanschelemente
5,
6 an der Nabe
11 sowie der Schwungscheibe
3 sei exemplarisch auf die
WO 2008/019641 A1 verwiesen, deren Ausführungen hierzu als hierin integriert gelten.
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Die beiden Flanschelemente 5, 6 sind in der Umfangsrichtung / Drehrichtung in Bezug auf die zentrale Drehachse 24 gesehen in einem bestimmten Verdrehwinkelbereich relativ zueinander verdrehbar angeordnet. Die beiden Flanschelemente 5, 6 sind innerhalb des Verdrehwinkelbereiches über eine Federeinrichtung 4 relativ zueinander vorgespannt. Die Federeinrichtung 4 weist auf typische Weise zumindest eine Schraubendruckfeder 25 auf, die sich in Umfangsrichtung erstreckt und mit einem ersten Ende an dem ersten Flanschelement 5 sowie einem zweiten Ende an dem zweiten Flanschelement 6 abgestützt ist. Die beiden Flanschelemente 5, 6 wirken seitens der Schwungscheibe 3 mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Abstandselementen 7 der Schwungscheibe 3 zusammen. Die Abstandselemente 7 sind hier als Abstandsbolzen 26 umgesetzt. Die Flanschelemente 5, 6 sind derart ausgebildet und auf die Abstandselemente 7 abgestimmt, dass das erste Flanschelement 5 zu einer ersten Drehrichtung hin an einer Umfangsseite des Abstandselementes 7 abgestützt ist, während das zweite Flanschelement 6 zu einer der ersten Drehrichtung entgegengerichteten zweiten Drehrichtung an einer Umfangsseite des Abstandselementes 7 abgestützt ist. Die Abstandselemente 7 dienen des Weiteren zum axialen Festlegen des Hauptscheibenteils 8 relativ zum Gegenscheibenteil 9. Die Abstandselemente 7 sind als Stufenbolzen realisiert.
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Beide Flanschelemente 5, 6 sind zudem mit ihrer Innenverzahnung 27 spielbehaftet an einer Außenverzahnung 28 der Nabe 11 formschlüssig drehfest aufgenommen. Das erste Flanschelement 5 ist mit seiner Innenverzahnung 27 derart umgesetzt, dass es in dem Verdrehwinkelbereich relativ zu der Außenverzahnung 28 verdrehbar ist; auch das zweite Flanschelement 6 ist mit der Innenverzahnung 27 in dem Verdrehwinkelbereich relativ zu der Außenverzahnung 28 verdrehbar. Durch die Federeinrichtung 4 ist das erste Flanschelement 5 in der zweiten Drehrichtung an der Außenverzahnung 28 abgestützt, während das zweite Flanschelement 6 in der ersten Drehrichtung umfangsseitig an der Außenverzahnung 28 abgestützt ist.
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Die Nabe 11 ist zu einer radialen Innenseite hin über eine Evolventenverzahnung 29 (alternativ auch Kerbverzahnung) mit der Welle 19 drehfest verbunden.
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Erfindungsgemäß sind außerhalb der Flanschelemente 5, 6 mehrere zu einem Stapel zusammengefasste Blechsegmente 12 an der Schwungscheibe 3 befestigt. Die Blechsegmente 12 sind untereinander als Gleichteile realisiert. In dieser Ausführung sind fünf Blechsegmente 12 vorhanden, wobei auch weniger oder mehr als fünf Blechsegmente 12 prinzipiell vorsehbar sind. Die Blechsegmente 12 sind aus Stahlblech hergestellt.
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Die Blechsegmente 12 sind axial zwischen dem Hauptscheibenteil 8 und dem Gegenscheibenteil 9 eingeklemmt. Hierbei sind mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Befestigungselemente 13 vorgesehen, die einerseits das Hauptscheibenteil 8 mit dem Gegenscheibenteil 9 verbinden, andererseits die Befestigungselemente 13 mit dem Hauptscheibenteil 8 / dem Gegenscheibenteil 9 verbinden, d.h. zwischen dem Hauptscheibenteil 8 und dem Gegenscheibenteil 9 einklemmen. Jedes Blechsegment 12 weist ein mit dem Befestigungselement 13 axial fluchtend ausgerichtetes Durchgangsloch 30 auf, durch das das Befestigungselement 13 in Form des Bolzens gemäß 1 hindurch ragt. Diese Ausführung des Befestigungselements 13 ist als Nietbolzen umgesetzt. Folglich sind das Gegenscheibenteil 9 und die Blechsegmente 12 über die Befestigungselemente 13 an dem Aufnahmebereich 23 des Hauptscheibenteils 8 unmittelbar befestigt.
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Wie des Weiteren in 1 hervorgeht, ist zudem eine Reibeinrichtung 18 vorhanden, die zwischen dem Gegenscheibenteil 9 und der Nabe 11 sowie dem zweiten Flanschelement 6 wirkt. Die Reibeinrichtung 18 weist insbesondere zwei Reibringe 31a, 31b auf, die an einer axialen Seite der Nabe 11 sowie des zweiten Flanschelementes 6 reibend anliegen.
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Mit 2 ist das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers 1 veranschaulicht. Im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist das Gegenscheibenteil 9 nun einen radial außerhalb der Blechsegmente 12 axial verlaufenden Außenwandbereich 14 auf. Dieser Außenwandbereich 14 erstreckt sich bis zu dem Hauptscheibenteil 8 hin und ist auf der radialen Außenseite 15 des Hauptscheibenteils 8 unmittelbar abgestützt. Auch ist es prinzipiell möglich, ein radiales Spiel zwischen dem Außenwandbereich 14 und der Außenseite 15 vorzusehen. Der Außenwandbereich 14 ist als in axialer Richtung umgebogener / tiefgezogener Kragen des aus Metallblech geformten Gegenscheibenteils 9 realisiert.
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Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel nach 3 ist es alternativ zu dem zweiten Ausführungsbeispiel auch möglich, den Außenwandbereich, hier mit dem Bezugszeichen 16 versehen, an dem Hauptscheibenteil 8 vorzusehen. In dieser Ausführung ist folglich ein Außenwandbereich 16 vorhanden, der wiederum radial außerhalb der Blechsegmente 12 axial verläuft, jedoch an einer radialen Außenseite 17 des Gegenscheibenteils 9 abgestützt ist. Alternativ hierzu ist es auch möglich, einen radialen Spalt zwischen dem Außenwandbereich 16 und der Außenseite 17 vorzusehen. Auch der Außenwandbereich 16 ist als ein axial umgebogener / tiefgezogener Kragen des unmittelbar des aus Metallblech geformten Hauptscheibenteils 8 umgesetzt.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein Torsionsdämpfer (Torsionsschwingungsdämpfeinheit 1) umgesetzt, bei dem eine zusätzliche Schwungmasse als Blechsegmente 12, zwischen der Hauptschwungscheibe (Hauptscheibenteil 8) und der Gegenscheibe (Gegenscheibenteil 9) des Torsionsdämpfers 1, ausgeführt ist (z.B. 1).
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Zudem sind die Blechsegmente 12 mit einem Abstandselement (Befestigungselement 13) mit der Schwungscheibe (Hauptscheibenteil 8) und der Gegenscheibe 9 verbunden (z.B. 1).
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Gemäß einer weiteren Ausführung ist die Schwungscheibe 8 zugleich an ihrem Außendurchmesser über die Höhe (axiale Abmessung) des Dämpfers 1 als Deckblech (Außenwandbereich 16) ausgeführt (3).
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Gemäß einer weiteren Ausführung ist die Gegenscheibe 9 zugleich an ihrem Außendurchmesser über die Höhe (axiale Abmessung) des Dämpfers 1 als Deckblech (Außenwandbereich 14) ausgeführt (2).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Torsionsschwingungsdämpfeinheit
- 2
- Antriebsstrang
- 3
- Schwungscheibe
- 4
- Federeinrichtung
- 5
- erstes Flanschelement
- 6
- zweites Flanschelement
- 7
- Abstandselement
- 8
- Hauptscheibenteil
- 9
- Gegenscheibenteil
- 10
- Aufnahmeraum
- 11
- Nabe
- 12
- Blechsegment
- 13
- Befestigungselement
- 14
- Außenwandbereich des Gegenscheibenteils
- 15
- Außenseite des Hauptscheibenteils
- 16
- Außenwandbereich des Hauptscheibenteils
- 17
- Außenseite des Gegenscheibenteils
- 18
- Reibeinrichtung
- 19
- Welle
- 20
- Kurbelwelle
- 21
- Schraube
- 22
- Befestigungsbereich
- 23
- Aufnahmebereich
- 24
- Drehachse
- 25
- Schraubendruckfeder
- 26
- Abstandsbolzen
- 27
- Innenverzahnung
- 28
- Außenverzahnung
- 29
- Evolventenverzahnung
- 30
- Durchgangsloch
- 31a
- erster Reibring
- 31b
- zweiter Reibring
- 32
- Verbindungsbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/019641 A1 [0002, 0025]
- WO 2008/113316 A1 [0002]
- US 2016/0319900 A1 [0002]