DE102014213097A1 - Gimbal unit with a rotation axis for a friction clutch - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kardanringeinheit mit einer Rotationsachse für eine Reibkupplung, aufweisend axial in Reihe in kraftübertragendem Kontakt angeordnet: – einen Druckelement, – einen Kardanring, und – einen Anpressring, wobei zumindest einer der Ringe eine erste Lagerfläche, die eine erste Neigungsachse bildet, und zumindest einer der Ringe eine zweite Lagerfläche, die eine zweite Neigungsachse bildet, aufweist, wobei die erste Lagerfläche und die zweite Lagerfläche jeweils durch diametral auf dem zumindest einen Ring angeordnete Erhebungen gebildet sind, und wobei die erste Neigungsachse zur zweiten Neigungsachse um 90° verdreht zur Rotationsachse angeordnet ist, und wobei mittels der ersten Lagerfläche zwischen dem Druckelement und dem Kardanring und mittels der zweiten Lagerfläche zwischen dem Anpressring und dem Kardanring kraftübertragender Kontakt bildbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für eine Reibkupplung mit entsprechender Kardanringeinheit und eine entsprechende Reibkupplung. Mit der hier vorgeschlagenen Kardanringeinheit bzw. dem Betätigungssystem ist eine kippweiche Kraftübertragung von einem Betätigungselement auf eine Anpressplatte möglich, ohne dass hierbei aufwändige oder platzraubende Maßnahmen notwendig sind.The invention relates to a gimbal unit having an axis of rotation for a friction clutch, arranged axially in series in force-transmitting contact: - a pressure element, - a gimbal, and - a pressure ring, wherein at least one of the rings, a first bearing surface, which forms a first tilt axis, and at least one of the rings has a second bearing surface, which forms a second inclination axis, wherein the first bearing surface and the second bearing surface are each formed by diametrically arranged on the at least one ring elevations, and wherein the first inclination axis to the second inclination axis rotated by 90 ° to Rotation axis is arranged, and wherein by means of the first bearing surface between the pressure element and the gimbal and by means of the second bearing surface between the pressure ring and the gimbal force-transmitting contact is formed. Furthermore, the invention relates to an actuating device for a friction clutch with corresponding gimbal unit and a corresponding friction clutch. With the gimbal unit or the actuating system proposed here, a tilt-soft power transmission from an actuating element to a pressure plate is possible, without consuming or space-consuming measures being necessary.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kardanringeinheit mit einer Rotationsachse für eine Reibkupplung, sowie ein Betätigungssystem für eine Reibkupplung und eine Reibkupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a gimbal unit with a rotation axis for a friction clutch, and an actuating system for a friction clutch and a friction clutch, in particular for a motor vehicle.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, mittels eines Betätigungssystems eine Anpressplatte gegen entsprechende Reibpartner zu pressen bzw. von diesen zu lösen, sofern sie im normal eingerückten Zustand mittels z.B. einer Tellerfeder verpresst werden, so dass ein Drehmoment lösbar übertragbar ist. Hierbei können die Rotationsteile fertigungsbedingte Formabweichungen aufweisen bzw. infolge von Verschleiß oder thermischem Verzug eine ungleichmäßige Auflage im angepressten Zustand vorliegen. Hierdurch kann der Verschleiß beschleunigt und eine lokale Temperaturerhöhung oder eine Beschädigung von umliegenden Bauteilen verursacht werden. Zur Lösung dieses Problems sind bisher nur aufwändige und/oder bauraumintensive Lösungen bekannt.From the prior art, it is known to press by means of an actuation system a pressure plate against corresponding friction partners or to solve these, if they are in the normally engaged state by means of e.g. a plate spring are pressed, so that a torque is releasably transferable. Here, the rotating parts may have production-related form deviations or be present as a result of wear or thermal distortion uneven support in the pressed state. This can accelerate wear and cause a local increase in temperature or damage to surrounding components. To solve this problem so far only consuming and / or space-consuming solutions are known.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.On this basis, the present invention has the object, at least partially overcome the known from the prior art disadvantages. The features of the invention will become apparent from the independent claims, to which advantageous embodiments are indicated in the dependent claims. The features of the claims may be combined in any technically meaningful manner, for which purpose the explanations of the following description as well as features of the figures may be consulted which comprise additional embodiments of the invention.
Die Erfindung betrifft eine Kardanringeinheit mit einer Rotationsachse für eine Reibkupplung, welche axial in Reihe in kraftübertragendem Kontakt angeordnete Elemente aufweist:
- – ein Druckelement,
- – einen Kardanring, und
- – einen Anpressring,
wobei zumindest eines der Elemente eine erste Lagerfläche, die eine erste Neigungsachse bildet, und zumindest einer der Ringe eine zweite Lagerfläche, die eine zweite Neigungsachse bildet, aufweist,
wobei die erste Lagerfläche und die zweite Lagerfläche jeweils durch diametral auf dem zumindest einen Element angeordnete Erhebungen gebildet sind, und
wobei die erste Neigungsachse zur zweiten Neigungsachse um 90° [Grad] verdreht zur Rotationsachse angeordnet ist, und
wobei mittels der ersten Lagerfläche zwischen dem Druckelement und dem Kardanring und mittels der zweiten Lagerfläche zwischen dem Anpressring und dem Kardanring ein kraftübertragender Kontakt bildbar ist. Das Druckelement, der Kardanring und/oder der Anpressring können auch durch andere Kupplungsbauteile ersetzt oder Teil dieser Bauteile, beispielsweise Teilen einer Reibkupplung und/oder eines Betätigungssystems, sein, solange die Relativbewegung der Kardanringeinheit weiterhin ausführbar ist. Diametral angeordnete Lagerflächen sind besonders sinnvoll, solange die Lagerflächen eine gemeinsame Neigungsachse ausbilden, können diese aber auch unterschiedlich weit von der Kupplungsrotationsachse entfernt sein. Diametral bedeutet hier, dass die Lagerflächen gegenüberliegend angeordnet sind. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die Lagerflächen gleichweit von der Rotationsachse entfernt angeordnet sind, wobei auch eine Ausgestaltung möglich ist, bei der die Lagerflächen einander gegenüberliegend, aber unterschiedlich weit von der Kupplungsrotationsachse entfernt ausgeführt werden, beispielsweise bei einseitig stark eingeschränkten Bauräumen für eine entsprechende Reibkupplung. Das Druckelement kann als separater Druckring ausgebildet sein, es ist aber auch möglich, das Druckelement als Teil eines anderen Bauteils, beispielsweise einer Reibkupplung oder einer Betätigungseinrichtung, auszubilden. Das Druckelement kann insbesondere auch Bestandteil eines Betätigungshebels der Kupplung sein.The invention relates to a cardan ring unit having a rotation axis for a friction clutch, which has elements arranged axially in series in force-transmitting contact:
- A pressure element,
- - a gimbal, and
- - a pressure ring,
wherein at least one of the elements has a first bearing surface forming a first slope axis, and at least one of the rings has a second bearing surface forming a second slope axis;
wherein the first bearing surface and the second bearing surface are each formed by diametrically arranged on the at least one element elevations, and
wherein the first tilt axis is arranged to the second tilt axis by 90 ° [degrees] to the rotation axis, and
wherein by means of the first bearing surface between the pressure element and the gimbal and by means of the second bearing surface between the pressure ring and the gimbal a force-transmitting contact is bildbar. The pressure element, the gimbal and / or the pressure ring can also be replaced by other coupling components or part of these components, such as parts of a friction clutch and / or an actuating system, as long as the relative movement of the gimbal unit is still executable. Diametrically arranged bearing surfaces are particularly useful, as long as the bearing surfaces form a common inclination axis, but they can also be far different from the coupling rotation axis. Diametral here means that the bearing surfaces are arranged opposite one another. Preferred is an embodiment in which the bearing surfaces are arranged equidistant from the axis of rotation, wherein a configuration is possible in which the bearing surfaces are opposite each other, but different far away from the coupling rotation axis, for example, in one-sided strongly restricted space for a corresponding friction clutch. The pressure element may be formed as a separate pressure ring, but it is also possible to form the pressure element as part of another component, such as a friction clutch or an actuator. The pressure element may in particular also be part of an actuating lever of the coupling.
Die Elemente Druckelement, Kardanring und Anpressring können jeweils einteilig ausgebildet werden oder aus mehreren Einzelteilen bestehen. Insbesondere die Lagerflächen können direkt aus dem Element ausgeformt werden oder aus separaten Bauteilen gebildet werden, die mit den Grundelementen von Druckelement, Kardanring bzw. Anpressring verbunden sind. Dies können beispielsweise Lagerschalen, Achsen oder Wellen sein. The elements pressure element, gimbal and pressure ring can each be integrally formed or consist of several items. In particular, the bearing surfaces can be formed directly from the element or formed from separate components, which are connected to the basic elements of pressure element, gimbal or pressure ring. These can be bearings, axles or shafts, for example.
Die Kardanringeinheit ist dazu eingerichtet, einen Winkelausgleich zwischen einer Betätigungseinrichtung und einer Anpressplatte auszuüben. Die Kardanringeinheit kann auch zum Winkelausgleich zwischen einer Gegenplatte und der die Gegenplatte abstützenden Bauteilen und/oder einem Reibelement eingesetzt werden. Maßgeblich ist hierbei, dass die Kardanringeinheit einen Winkelfehler zwischen zwei Bauteilen ausgleicht, die eine relative Rotationsgeschwindigkeit zueinander aufweisen können. Die hier vorgeschlagene Kardanringeinheit ist vorteilhaft, da sie besonders wenig Bauraum benötigt und einfach aufgebaut ist. Die Kardanringeinheit weist eine Rotationsachse auf, um die die Kardanringeinheit zumindest zeitweise rotierbar ist, wobei die Rotationsachse der Kardanringeinheit kongruent mit der Rotationsachse einer Reibkupplung ist. Die Kardanringeinheit ist zwischen zwei kraftübertragenden Komponenten anzuordnen, so dass die Kardanringeinheit dazu eingerichtet ist, diese vorliegenden Kräfte über ihre Elemente zu übertragen. The gimbal unit is adapted to exert an angular compensation between an actuator and a pressure plate. The gimbal unit can also be used for angle compensation between a counter-plate and the counter-plate supporting components and / or a friction element. Decisive here is that the gimbal unit compensates for an angular error between two components, which may have a relative rotational speed to each other. The gimbal unit proposed here is advantageous because it requires very little installation space and is simple in construction. The gimbal unit has an axis of rotation about which the cardan ring unit is at least temporarily rotatable, wherein the axis of rotation of the cardan ring unit is congruent with the axis of rotation of a friction clutch. The cardan ring unit is to be arranged between two force-transmitting components, so that the gimbals unit is adapted to transmit these existing forces on their elements.
Zunächst ist ein Druckelement vorgesehen, welches z.B. auf der Seite einer Betätigungseinrichtung angeordnet ist oder Teil der Betätigungseinrichtung ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Anpressring vorgesehen, welcher z.B. vorgesehen ist, mit einer Anpressplatte eines Reibpakets in Kontakt zu stehen. Zwischen dem Druckelement und dem Anpressring ist ein Kardanring vorgesehen, welcher eine Neigung um eine beliebige Achse in einer Ebene senkrecht auf der Rotationsachse unabhängig von dem aktuell vorliegenden Rotationswinkel ermöglicht. Bei einem Winkelfehler um eine Achse in der Ebene senkrecht zur Rotationsachse führt die Kardanringeinheit somit eine Taumelbewegung aus. Zumindest eines der Elemente weist hierzu eine erste Lagerfläche auf und zumindest eines der Elemente eine zweite Lagerfläche. Die Lagerflächen können somit an einem einzigen der Ringe angeordnet sein, an dem Kardanring oder auch auf verschiedene Ringe aufgeteilt werden, z.B. dem Druckelement und dem Anpressring, besonders bevorzugt weisen das Druckelement und der Kardanring jeweils die erste Lagerfläche bzw. die zweite Lagerfläche auf. Mittels der Lagerflächen wird jeweils eine Neigungsachse gebildet, um die sich die Elemente der Kardanringeinheit zueinander relativ neigen können. Für eine besonders platzsparende Einrichtung ist es vorteilhaft, die Neigung der Elemente zueinander auf maximal 5° zu beschränken. Die Lagerflächen sind dabei derart eingerichtet, dass alle übrigen Flächen der Ringe nicht miteinander in Kontakt kommen, sondern einen Freiraum für die relative Neigung der Elemente zueinander freilassen. Die Lagerflächen sind somit als Erhebungen gebildet, wobei sich diese jeweils gegenüberliegend diametral auf dem jeweiligen Element befinden. Alternativ oder ergänzend sind die Lagerflächen im Zusammenbau der Kardanringeinheit mit Bolzen versehen, die mit den Lagerflächen fest verbunden sind oder auf den Lagerflächen abrollen können. Besonders bevorzugt sind aber die Lagerflächen durch Wölbungen in dem jeweiligen Element gebildet, so dass die Lagerflächen durch einfaches Umformen des Elements erzeugbar sind. Die durch die Lagerflächen gebildeten Neigungsachsen sind jeweils um 90° zueinander verdreht angeordnet, so dass in der Überlagerung der Neigungen um die jeweilige Neigungsachse jede Neigung abbildbar ist. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass insbesondere das Druckelement und der Anpressring ebenfalls Teile einer Reibkupplung sein können, z.B. das Druckelement ein Bestandteil eines Betätigungssystems und der Anpressring z.B. ein Drucktopf für eine Anpressplatte. First, a pressure element is provided, which is arranged for example on the side of an actuating device or is part of the actuating device. On the opposite side a pressure ring is provided, which is for example intended to be in contact with a pressure plate of a Reibpakets. Between the pressure element and the pressure ring, a gimbal is provided, which allows an inclination about an arbitrary axis in a plane perpendicular to the axis of rotation independently of the currently present rotation angle. With an angle error about an axis in the plane perpendicular to the axis of rotation, the gimbal unit thus performs a wobbling motion. For this purpose, at least one of the elements has a first bearing surface and at least one of the elements has a second bearing surface. The bearing surfaces can thus be arranged on a single of the rings are divided on the gimbal or on different rings, for example, the pressure element and the pressure ring, particularly preferably, the pressure element and the gimbal each have the first bearing surface and the second bearing surface. By means of the bearing surfaces in each case an inclination axis is formed around which the elements of the gimbal unit can tend relative to one another. For a particularly space-saving device, it is advantageous to limit the inclination of the elements to each other to a maximum of 5 °. The bearing surfaces are arranged such that all other surfaces of the rings do not come into contact with each other, but leave a free space for the relative inclination of the elements to each other. The bearing surfaces are thus formed as elevations, which are in each case diametrically opposite one another on the respective element. Alternatively or additionally, the bearing surfaces are provided in the assembly of the gimbal unit with bolts that are firmly connected to the bearing surfaces or can roll on the bearing surfaces. But particularly preferably, the bearing surfaces are formed by bulges in the respective element, so that the bearing surfaces can be produced by simply forming the element. The tilt axes formed by the bearing surfaces are each rotated by 90 ° to each other, so that in the superimposition of the inclinations about the respective tilt axis every inclination is mapped. It should be noted at this point that in particular the pressure element and the pressure ring can also be parts of a friction clutch, for example, the pressure element is part of an actuating system and the pressure ring, for example, a pressure pot for a pressure plate.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Kardanringeinheit weist der Anpressring eine Vorderseite und eine Hinterseite auf, wobei die Vorderseite über die Zweitlagerfläche mit dem Kardanring in kraftübertragenden Kontakt bringbar ist, und wobei die Hinterseite zum kraftübertragenden Kontakt mit einem zugehörigen Reibelement einer Reibkupplung eingerichtet ist, und wobei die Hinterseite im Bereich des Kontakts der Vorderseite mit der zweiten Lagerfläche zurückspringend geformt ist, so dass in diesem Bereich kein kraftübertragender Kontakt mit dem zugehörigen Reibelement bildbar ist.According to an advantageous embodiment of the gimbals unit of the pressure ring on a front and a rear side, wherein the front via the second bearing surface with the gimbal in force-transmitting contact can be brought, and wherein the rear side is arranged for force-transmitting contact with an associated friction element of a friction clutch, and wherein the Rear side is formed in the region of the contact of the front with the second bearing surface so that it springs back, so that no force-transmitting contact with the associated friction element can be formed in this area.
Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform der Kardanringeinheit weist der Anpressring einen Rücksprung an der Hinterseite auf, so dass eine mögliche Verformung des Anpressrings durch den nur stark begrenzten Kontakt mit dem Kardanring nicht direkt an ein angrenzendes Element weitergegeben wird. Vielmehr wird durch den zurückspringenden Bereich eine Vergleichmäßigung der Krafteinleitung erzielt, so dass insbesondere bei einem Anpressring, der direkt auf eine Anpressplatte einwirkt, keine punktuellen Lasten auf die Anpressplatte übertragen werden, die zu einem frühzeitigen stellenweisen Verschleiß von der Anpressplatte oder einem Reibbelag führt. Ganz besonders bevorzugt kann ein solcher Rücksprung ebenfalls dazu genutzt werden, Bauteile der Kardanringeinheit über beispielsweise Bolzen, Nieten oder ähnliches zu zentrieren und/oder zu befestigen, wobei die Anschlagsflansche (Kontaktfläche) einer solchen Einheit oder Befestigungseinheit nicht mit einem angrenzenden Bauteil des Anpressrings im Einbau in einer Reibkupplung in Kontakt kommt. Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhaft, ein Druckelement beziehungsweise einen Druckring entsprechend dem hier geschilderten Konzept auszubilden. So kann auch hier frühzeitiger stellenweiser Verschleiß verhindert oder zumindest gemindert werden.In this advantageous embodiment of the gimbal unit, the contact pressure ring has a recess on the rear side, so that a possible deformation of the contact pressure ring by the only very limited contact with the gimbal is not transmitted directly to an adjacent element. Rather, a homogenization of the force is achieved by the recessed area, so that in particular with a pressure ring which acts directly on a pressure plate, no punctual loads are transmitted to the pressure plate, which leads to premature localized wear of the pressure plate or a friction lining. Most preferably, such a return can also be used to center components of the gimbal unit about, for example, bolts, rivets or the like and / or attach, wherein the stop flanges (contact surface) of such a unit or mounting unit not with an adjacent component of the contact ring in the installation comes in contact in a friction clutch. Alternatively or additionally, it is advantageous to form a pressure element or a pressure ring according to the concept described here. In this way early spotwise wear can also be prevented or at least reduced.
In einer bevorzugten vorteilhaften Ausführungsform der Kardanringeinheit bildet zumindest eine Lagerfläche eine Neigungsachse, die zu einer vom jeweiligen Element gebildeten Ebene beabstandet ist, wobei bevorzugt die Lagerfläche einen ersten Kreisbogenabschnitt, durch dessen Zentrum die jeweilig zugehörige Neigungsachse verläuft, bildet und wobei der Kontaktbereich des für das mit der betreffenden Lagerfläche einen kraftübertragenden Kontakt bildenden Elements einen zum ersten Kreisbogenabschnitt konzentrischen zweiten Kreisbogenabschnitt bildet, und bevorzugt in Wälzkontakt oder hydrodynamischem Kontakt steht.In a preferred embodiment of the gimbal unit, at least one bearing surface forms an inclination axis which is spaced apart from a plane formed by the respective element, wherein preferably the bearing surface forms a first circular arc section through the center of which the respective inclination axis passes forming with the respective bearing surface a force-transmitting contact-forming element a concentric to the first arc section second arc section, and preferably in rolling contact or hydrodynamic contact.
Mittels des Ausbildens einer beabstandeten Neigungsachse ist es möglich, trotz einer lokal anderen Anordnung des entsprechenden Rings eine Neigungsachse z.B. in eine mögliche Verkippungsebene einer Anpressplatte zu verlegen. Hierdurch wird die Flexibilität der Anordnung der Kardanringeinheit deutlich erhöht. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Verlagerung der Neigungsachse aus der Ebene der Kardanringeinheit heraus beziehungsweise aus der Ebene des jeweiligen Rings heraus durch das Bilden eines ersten Kreisbogenabschnitts und eines konzentrischen zweiten Kreisbogenabschnitts bei der Lagerfläche bewerkstelligt. Die Kreisbogenabschnitte weisen dabei ein gemeinsames Zentrum auf, durch das die zugehörige Neigungsachse verläuft. Besonders bevorzugt gleiten die beiden Kreisbogenabschnitte dabei aufeinander ab, z.B. mittels einer entsprechend eingerichteten Gleitfläche. Ganz besonders bevorzugt wird ein Wälzlager, z.B. mittels Nadelwälzkörper, oder eine hydrodynamische Lagerung gewählt. Letztere Variante ist besonders platzsparend und geeignet für nasse Reibkupplungen.By means of the formation of a spaced-apart inclination axis, it is possible, in spite of a locally different arrangement of the corresponding ring, to lay an inclination axis, for example into a possible tilting plane of a pressure plate. As a result, the flexibility of the arrangement of the gimbal unit is significantly increased. In a preferred embodiment, the displacement of the tilt axis out of the plane of the gimbal unit out or out of the plane of the respective ring by forming a first circular arc portion and a concentric second Arc section accomplished at the storage area. The circular arc sections in this case have a common center through which the associated inclination axis runs. Particularly preferably, the two circular arc sections slide on each other, for example by means of a correspondingly designed sliding surface. Very particular preference is given to a roller bearing, for example by means of needle roller bodies, or a hydrodynamic bearing. The latter variant is particularly space-saving and suitable for wet friction clutches.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Kardanringeinheit ist weiterhin ein Federelement vorgesehen, welches zumindest eines der Elemente zentriert und rückstellt, wobei das Federelement bevorzugt zwischen kraftübertragenden Flächen angeordnet ist.According to a further advantageous embodiment of the gimbal unit further comprises a spring element is provided which centers at least one of the elements and resets, wherein the spring element is preferably arranged between force-transmitting surfaces.
Das Federelement kann bevorzugt dazu eingesetzt werden, eines der Elemente zu zentrieren und aus einer Neigungslage wieder in eine Ausgangslage zurückzuführen. Hierdurch kann eine besonders schnelle Reaktion der Kardanringeinheit auf erforderliche Neigungen erfolgen. Ganz besonders bevorzugt ist das zumindest eine Federelement zwischen kraftübertragenden Flächen angeordnet, wobei das Federelement aus einem besonders hochfesten Material gebildet ist, so dass die kraftübertragenden Flächen nicht zusätzlich für den Kontakt gehärtet werden müssen. Ganz besonders bevorzugt ist das zumindest eine Federelement ringförmig ausgebildet und an von den Kontaktbereichen beabstandeten Bereichen des jeweiligen Elements mit dem Element mittels eines Niets verbunden. In einer anderen Variante ist zumindest ein Federelement auf dem Umfang eines Ringes verteilt, z.B. als Blattfeder, wobei bevorzugt eine Mehrzahl von Blattfedern vorgesehen sind, die gleichmäßig voneinander verteilt sind. Das Federelement aus dem speziellen Werkstoff kann besonders dünn gefertigt werden, so dass trotz der Verwendung eines zusätzlichen Elementes durch die geringeren Anforderungen an die jeweils angrenzenden Ringe insgesamt keine Bauraumzunahme erforderlich ist.The spring element can preferably be used to center one of the elements and return it from a tilted position back into a starting position. As a result, a particularly rapid reaction of the gimbal unit to required inclinations can take place. Most preferably, the at least one spring element between force-transmitting surfaces is arranged, wherein the spring element is formed of a particularly high-strength material, so that the force-transmitting surfaces need not be additionally hardened for contact. Most preferably, the at least one spring element is annular and connected to the element spaced from the contact areas areas of the respective element with the element by means of a rivet. In another variant, at least one spring element is distributed on the circumference of a ring, e.g. as a leaf spring, wherein preferably a plurality of leaf springs are provided which are uniformly distributed from each other. The spring element of the special material can be made very thin, so that despite the use of an additional element due to the lower demands on the respective adjacent rings total no increase in space is required.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Kardanringeinheit sind die Neigungsachsen in einer gemeinsamen Ebene gebildet.According to a further advantageous embodiment of the gimbal unit, the inclination axes are formed in a common plane.
Durch die Anordnung der Neigungsachsen in einer gemeinsamen Ebene, welche bevorzugt senkrecht zur Rotationsachse ausgerichtet ist, wird eine Anpassung an eine jeweilige Verkippung besonders sanft und schnell möglich. Insbesondere werden geometrisch erzwungene radiale Gleitbewegungen in den Kontaktstellen der Kardanringeinheit vermieden oder reduziert. Das Verlegen der Neigungsachsen in eine gemeinsame Ebene kann durch das entsprechende Formen der Lagerflächen, z.B. mit den oben genannten Kreisbogenabschnitten, erreicht werden. In einer anderen bevorzugten Variante werden die Lagerflächen jeweils so versetzt an zwei benachbarten Ringen angeordnet, dass die Auflageflächen in einer gemeinsamen Ebene gebildet sind.The arrangement of the tilt axes in a common plane, which is preferably aligned perpendicular to the axis of rotation, an adaptation to a respective tilting is particularly gentle and fast. In particular, geometrically forced radial sliding movements in the contact points of the gimbal unit are avoided or reduced. The laying of the pitch axes in a common plane may be accomplished by the appropriate shaping of the bearing surfaces, e.g. with the above circular arc sections, can be achieved. In another preferred variant, the bearing surfaces are each offset so arranged on two adjacent rings, that the bearing surfaces are formed in a common plane.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Kardanringeinheit lässt die erste Lagerfläche und/oder die zweite Lagerfläche einen radialen Bewegungsausgleich in Richtung der jeweils einen und/oder anderen Neigungsachse zu. Folglich kann dieser Bewegungsausgleich dabei in Richtung der eigenen Neigungsachse und/oder in Richtung der anderen Neigungsachse erfolgen oder aus einer Kombination mehrerer Bewegungsrichtungen bestehen.According to a further advantageous embodiment of the gimbal unit, the first bearing surface and / or the second bearing surface allows for a radial movement compensation in the direction of the one and / or other inclination axis. Consequently, this motion compensation can take place in the direction of the own inclination axis and / or in the direction of the other inclination axis or consist of a combination of several directions of movement.
Wenn Bauteile in der Reibkupplung dauerhaft schrägstehen oder dynamisch kippen oder taumeln kann es vorkommen, dass deren Kippachsen nicht kongruent sind zu den Kippachsen der Kardanringeinheit oder außerhalb der Ebene bzw. Ebenen liegen, in denen die Kippachsen der Kardanringeinheit angeordnet sind. Damit die Kardanringeinheit sich dann auf den Winkelfehler einstellen kann und die Wirkung der Schrägstellung ausgleicht, muss eine radiale Verschiebung zwischen diesen Bauteilen erfolgen. Diese Verschiebung kann zwischen den Kippachsen, in der Ebenen der Kippachsen oder zwischen einem der kippenden Bauteile und dessen Abstützung erfolgen. Besonders einfach erfolgt diese radiale Verschiebung an den Lagerflächen, die die Kippbewegungen in der Kardanringeinheit ermöglichen, indem die Lagerflächen nicht nur auf ihrem Kontaktpartner abwälzen oder um eine ortsfesten Achse kippen, sondern auch ein zusätzliche relative Verschiebung zueinander zulassen. Dies kann beispielsweise zwischen dem Druckelement und dem Kardanring und/oder dem Kardanring und dem Anpressring erfolgen. Die radiale Verschiebung kann aber auch zwischen anderen Kupplungsbauteilen erfolgen, die nicht relativ zueinander verkippbar sind, wie beispielsweise zwischen Anpressplatte und Anpressring und/oder Druckelement und Betätigungseinheit. Um ein leichtgängiges Verkippen der Kardanringeinheit zu ermöglichen, sollte dieses radiale Verschieben möglichst reibungsarm und dauerhaft erfolgen können. Daher ist es sinnvoll für Kontaktpartner an der Verschiebestelle möglichst reibungsarme und/oder verschleißfeste Werkstoffe zu wählen oder die Bauteile an dieser Stelle mit einer entsprechenden Oberflächenbehandlung oder Beschichtung zu versehen. Damit die Verschiebung nicht an ungewollten Stellen auftritt, müssen Bauteile in der Übertragungskette teilweise relativ zueinander oder relativ zur Reibkupplung oder relativ zum Betätigungssystem zentriert werden. Damit dabei das Verkippen nicht verhindert wird, sind Zentriervarianten mit Federelementen oder axialen Führungsflächen vorteilhaft. Alternativ zu der radialen Verschiebung von benachbarten Bauteilen, kann auch vorgesehen werden, dass die Anpressplatte oder die Betätigungseinheit beim Kippen radial wandert. If components in the friction clutch permanently inclined or dynamic tilt or tumble, it may happen that their tilt axes are not congruent to the tilt axes of the gimbal unit or outside the plane or planes in which the tilt axes of the gimbal unit are arranged. Thus, the gimbal unit can then adjust to the angle error and compensates for the effect of skew, a radial displacement between these components must be done. This shift can take place between the tilt axes, in the planes of the tilt axes or between one of the tilting components and its support. This radial displacement is particularly easy on the bearing surfaces, which allow the tilting movements in the gimbals unit by not only roll the bearing surfaces on their contact partner or tilt about a stationary axis, but also allow an additional relative displacement to each other. This can be done for example between the pressure element and the gimbal and / or the gimbal and the pressure ring. However, the radial displacement can also take place between other coupling components that are not tilted relative to each other, such as between pressure plate and pressure ring and / or pressure element and actuator unit. To allow a smooth tilting of the gimbal unit, this radial displacement should be possible with little friction and permanently. Therefore, it is useful for contact partners at the point of displacement as low-friction and / or wear-resistant materials to choose or to provide the components at this point with a corresponding surface treatment or coating. In order for the displacement does not occur at undesired locations, components in the transmission chain must be partially centered relative to each other or relative to the friction clutch or relative to the actuating system. So that the tilting is not prevented, centering variants with spring elements or axial guide surfaces are advantageous. Alternatively to the radial displacement of adjacent components, can also be provided that the pressure plate or the actuator unit moves radially when tilted.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Betätigungssystem mit einer Rotationsachse für eine Reibkupplung vorgeschlagen, welches zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – eine Kardanringeinheit gemäß der obigen Beschreibung;
- – eine Anpressplatte, die axial verschiebbar und rotatorisch fixiert an einem Federelement aufgehängt ist, wobei die Anpressplatte um zumindest eine Kippachse in der Aufhängungsebene verkippbar ist; und
- – ein Betätigungselement zum Ausüben einer Kraft auf die Anpressplatte, wobei die Kardanringeinheit zwischen der Anpressplatte und dem Betätigungselement angeordnet ist.
- A cardan ring unit as described above;
- - A pressure plate which is axially displaceable and rotationally fixed suspended on a spring element, wherein the pressure plate is tiltable about at least one tilt axis in the suspension plane; and
- - An actuating element for exerting a force on the pressure plate, wherein the gimbal unit between the pressure plate and the actuating element is arranged.
Die Anpressplatte ist dazu vorgesehen, gegen einen korrespondierenden Reibpartner gepresst zu werden beziehungsweise von diesem wieder gelöst werden zu können, so dass lösbar ein Drehmoment infolge der Reibung zwischen der Anpressplatte und dem Reibpartner übertragbar ist. Das Betätigungselement ist zum Ausüben einer Kraft auf die Anpressplatte eingerichtet, wobei das Betätigungselement entweder die Anpressplatte anpresst oder eine von einer z.B. Tellerfeder ausgeübten Anpresskraft entgegenwirkt und somit die Anpressplatte von ihrem jeweiligen Anpressreibpartner trennt. Das Betätigungselement wird dabei mittelbar von einem Benutzer, z.B. einem Fahrzeugführer, betätigt. Bei automatisierten Kupplungssystemen kann die Bewegung des Betätigungssystems auch von einem Steuergerät oder einer Steuersoftware ausgelöst werden, die das Fahrzeug gemäß der Vorgaben des Fahrzeugführers bewegt. Die Kardanringeinheit ist zwischen dem Betätigungselement und der Anpressplatte vorgesehen, wobei das Betätigungselement bevorzugt rotatorisch fixiert ist und die Anpressplatte rotiert. Das Betätigungselement kann beispielsweise einen Zentralausrücker umfassen, welcher einen z.B. eine Getriebewelle umgebenden Nehmerzylinder einer Hydraulik umfasst, wobei die Kardanringeinheit dabei bevorzugt den Nehmerzylinder umgibt. Die Kardanringeinheit lässt sich auch in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einem mechanischen Betätigungselement oder einem elektromechanischen Betätigungselement kombinieren, da diese normalerweise sehr kippsteifen oder je nach Kipprichtung stark unterschiedlich kippsteifen Systeme stark von dem Ausgleichsvermögen der Kardanringeinheit profitieren. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist die Kardanringeinheit im Inneren einer Reibkupplung angeordnet, wobei sie bevorzugt zwischen einem Drückelement des Betätigungselements und einem Drucktopf für eine Anpressplatte angeordnet ist. Ganz besonders bevorzugt sind das Druckelement und der Anpressring durch jeweils das Betätigungselement oder die Anpressplatte integral gebildet, so dass lediglich der Kardanring der Kardanringeinheit ein zusätzliches Element zwischen der Anpressplatte und dem Betätigungselement bildet. Bei üblichen Reibkupplungen, die nicht in Doppelkupplungsausführung aufgebaut sind, ist nur ein Betätigungssystem erforderlich. Hier kann die Kardanausgleichsfunktion auch hinter dem Betätigungssystem angeordnet werden. Dieser Aufbau bei der das Betätigungssystem zwischen der Anpressplatte und dem Kardanringsystem angeordnet ist, ermöglicht es dem Betätigungssystem sich zusammen mit der Anpressplatte schräg zu stellen und so ebenfalls die Ausgleichsfunktion zu gewährleisten.The pressure plate is intended to be pressed against a corresponding friction partner or to be released from this again, so that releasably a torque due to the friction between the pressure plate and the friction partner is transferable. The actuator is adapted to exert a force on the pressure plate, the actuator either pressing the pressure plate or pressing one of e.g. Counteracts diaphragm spring applied contact force and thus separates the pressure plate of their respective Anpressreibpartner. The actuator is thereby indirectly driven by a user, e.g. a driver, operated. In automated clutch systems, the movement of the actuation system may also be triggered by a controller or control software that moves the vehicle in accordance with the vehicle operator's specifications. The gimbal unit is provided between the actuating element and the pressure plate, wherein the actuating element is preferably rotationally fixed and rotates the pressure plate. The actuator may, for example, comprise a central disengager, which may comprise e.g. a slave shaft surrounding a transmission shaft of a hydraulic system, wherein the gimbals unit preferably surrounds the slave cylinder. The gimbal unit can also be combined in a particularly preferred embodiment with a mechanical actuator or an electromechanical actuator, since these are very very tipping or depending on the tilting strongly different tilting systems benefit greatly from the compensating capacity of the gimbal unit. In another advantageous embodiment, the cardan ring unit is arranged in the interior of a friction clutch, wherein it is preferably arranged between a pressing element of the actuating element and a pressure pot for a pressure plate. Most preferably, the pressure element and the pressure ring are formed integrally by each of the actuating element or the pressure plate, so that only the gimbal of the gimbal unit forms an additional element between the pressure plate and the actuating element. In conventional friction clutches, which are not constructed in dual-clutch design, only one actuation system is required. Here, the Kardanausgleichsfunktion can also be arranged behind the actuation system. This structure, in which the actuating system is arranged between the pressure plate and the gimbal system, allows the actuating system to be inclined together with the pressure plate and thus also to ensure the compensation function.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungssystems ist zumindest eine Neigungsachse der Kardanringeinheit in der Aufhängungsebene der Anpressplatte angeordnet.According to a further advantageous embodiment of the actuation system, at least one inclination axis of the gimbal unit is arranged in the suspension plane of the pressure plate.
Die Anpressplatte ist in der Aufhängungsebene verkippbar und somit ist ein Ausgleich in dieser Ebene zur Vermeidung der oben genannten nachteiligen Anpresszustände besonders vorteilhaft, indem die Neigungsachsen der Kardanringeinheit in der Aufhängungsebene der Anpressplatte angeordnet sind. Somit wird vermieden, dass sich Bauteile beim Kippen radial zueinander verschieben müssen. Somit werden zusätzliche Reibstellen vermieden und der Kippausgleich kann sehr leichtgängig erfolgen. Zudem werden Spannungen in dazwischenliegenden Bauteilen vermieden.The pressure plate is tiltable in the suspension plane and thus compensation in this plane to avoid the above-mentioned adverse Anpresszustände is particularly advantageous by the pitch axes of the gimbals are arranged in the suspension plane of the pressure plate. This avoids that components must shift radially to each other when tilting. Thus, additional friction points are avoided and the tilt compensation can be done very smoothly. In addition, stresses in intermediate components are avoided.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung wird eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Antriebsstrang vorgeschlagen, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – zumindest ein Reibpaket mit zumindest einer Anpressplatte und zumindest einer korrespondierenden Reibscheibe, über die im angepressten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist;
- – zumindest ein Betätigungssystem zum Betätigen des zumindest einen Reibpakets gemäß der obigen Beschreibung.
- - At least one friction pack with at least one pressure plate and at least one corresponding friction disc, via which a torque can be transmitted in the pressed state;
- At least one actuating system for actuating the at least one friction pack according to the above description.
Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Antriebsstrang und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das zumindest eine Reibpaket erreicht, welches eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfeste Anpressplatte aufweist, die gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, die multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt. Bei einem geometrischen Fehler zwischen der Anpressplatte und einem Betätigungssystem oder der Anpressplatte und dem jeweiligen Reibpartner im Reibpaket kommt es mitunter zu einem übermäßigen Verschleiß, Rupfen, thermischen Verzug oder Beschädigung von angrenzenden Bauteilen. Um dies zu vermeiden und zugleich keinen unnötig großen Bauraum zu benötigen, ist die Verwendung eines Betätigungssystems gemäß der obigen Beschreibung besonders vorteilhaft. The friction clutch is adapted to releasably transfer torque from an output shaft to a drive train and vice versa. This is generally achieved by way of the at least one friction pack which has an axially displaceable pressure plate which is rotationally fixed, as a rule, with the output shaft and which can be pressed against at least one corresponding friction disk. As a result of the contact force, a frictional force results over the friction surface, which multiplied by the average radius of the friction surface results in a transmissible torque. In a geometric error between the pressure plate and an actuating system or The pressure plate and the respective friction partner in the friction package sometimes leads to excessive wear, picking, thermal distortion or damage to adjacent components. In order to avoid this and at the same time not need unnecessarily large installation space, the use of an actuation system according to the above description is particularly advantageous.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einem Antriebsstrang und eine Reibkupplung gemäß der obigen Beschreibung zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle mit dem Antriebsstrang aufweist.According to a further aspect of the invention, a motor vehicle is proposed, which has a drive unit with an output shaft, a drive train and a friction clutch according to the above description for releasably connecting the output shaft to the drive train.
Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder einen Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden.Most motor vehicles today have a front-wheel drive and therefore preferably arrange the drive unit, for example an internal combustion engine or an electric motor, in front of the driver's cab and transversely to the main drive direction. The space is particularly small in such an arrangement and it is therefore particularly advantageous to use a friction clutch small size.
Verschärft wird die Bauraumsituation bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Mit der Reibkupplung gemäß der obigen Beschreibung ist ein verschleißarmer Betrieb der Reibkupplung über einen langen Zeitraum möglich. Zugleich ist keine oder nur eine geringe Bauraumzunahme, insbesondere lediglich axial, notwendig. Zugleich wird die Reibkupplung nicht wesentlich träger, so dass sie für effiziente Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge geeignet ist.The installation space situation for passenger cars of the small car class according to European classification is exacerbated. The units used in a passenger car of the small car class are not significantly reduced compared to passenger cars larger car classes. Nevertheless, the available space for small cars is much smaller. With the friction clutch according to the above description, a low-wear operation of the friction clutch over a long period is possible. At the same time no or only a small increase in space, especially only axially, necessary. At the same time the friction clutch is not significantly slower, so that it is suitable for efficient drive systems for motor vehicles.
Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht, Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini, beispielsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen Fox oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.Passenger cars are assigned to a vehicle class according to, for example, size, price, weight, power, but this definition is subject to constant change according to the needs of the market. In the US market, cars of the class small cars and microcars are classified according to European classification of the class of subcompact car and in the British market they correspond to the class Supermini, for example, the class City Car. Examples of the micro car class are a Volkswagen Fox or a Renault Twingo. Examples of the small car class are an Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta or Renault Clio.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, die bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt inThe above-described invention will now be described in detail in the background of the invention with reference to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments. The invention is not limited by the purely schematic drawings in any way, it being noted that the drawings are not dimensionally accurate and are not suitable for the definition of size ratios. It is shown in
In
In
In
In
Die zweite Kardanringeinheit
In
In
In
In
In
In
In
In
Mit der hier vorgeschlagenen Kardanringeinheit bzw. dem Betätigungssystem ist eine kippweiche Kraftübertragung von einem Betätigungselement auf eine Anpressplatte möglich, ohne dass hierbei aufwändige oder platzraubende Maßnahmen notwendig sind.With the gimbal unit or the actuating system proposed here, a tilt-soft power transmission from an actuating element to a pressure plate is possible, without consuming or space-consuming measures being necessary.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- erste Kardanringeinheit first gimbal unit
- 22
- zweite Kardanringeinheit second gimbal unit
- 33
- Rotationsachse axis of rotation
- 44
- Reibkupplung friction clutch
- 55
- erstes Druckelement first pressure element
- 66
- zweites Druckelement second pressure element
- 77
-
erster Kardanring
8 zweiter Kardanring first gimbal8th second gimbal - 99
- erster Anpressring first contact ring
- 1010
- zweiter Anpressring second contact ring
- 1111
- erste Lagerfläche der ersten Kardanringeinheit first bearing surface of the first gimbal unit
- 1212
- erste Lagerfläche der zweiten Kardanringeinheit first bearing surface of the second gimbal unit
- 1313
- zweite Lagerfläche der ersten Kardanringeinheit second bearing surface of the first gimbal unit
- 1414
- zweite Lagerfläche der zweiten Kardanringeinheit second bearing surface of the second gimbal unit
- 1515
- erste Neigungsachse first tilt axis
- 1616
- zweite Neigungsachse second tilt axis
- 1717
- erste Erhebung first survey
- 1818
- zweite Erhebung second survey
- 1919
- dritte Erhebung third survey
- 2020
- vierte Erhebung fourth survey
- 2121
- fünfte Erhebung fifth survey
- 2222
- sechste Erhebung sixth survey
- 2323
- siebte Erhebung seventh survey
- 2424
- achte Erhebung Eighth survey
- 2525
- Vorderseite front
- 2626
- Hinterseite back
- 2727
- erster Kreisbogenabschnitt first arc section
- 2828
- zweiter Kreisbogenabschnitt second arc section
- 2929
- Zentrum center
- 3030
- Federelement spring element
- 3131
- Betätigungssystem actuating system
- 3232
- erste Anpressplatte first pressure plate
- 3333
- erste Kippachse first tilt axis
- 3434
- Betätigungselement actuator
- 3535
- Abtriebswelle output shaft
- 3636
- Antriebsstrang powertrain
- 3737
- erstes Reibpaket first friction package
- 3838
- zweites Reibpaket second friction package
- 3939
- erste Reibscheibe first friction disc
- 4040
- zweite Reibscheibe second friction disc
- 4141
- Kraftfahrzeug motor vehicle
- 4242
- Antriebseinheit drive unit
- 4343
- Fahrerkabine cab
- 4444
- Längsachse longitudinal axis
- 4545
- Motorachse motor axis
- 4646
- erster Betätigungshebel first operating lever
- 4747
- zweiter Betätigungshebel second operating lever
- 4848
- erstes Hebellager first lever bearing
- 4949
- zweites Hebellager second lever bearing
- 5050
- drittes Hebellager third lever bearing
- 5151
- Neigungsebene tilt plane
- 5252
- zweite Anpressplatte second pressure plate
- 5353
- erste Gegenplatte first counter plate
- 5454
- zweite Gegenplatte second counter plate
- 5555
- erste Getriebewelle first gear shaft
- 5656
- zweite Getriebewelle second transmission shaft
- 5757
- Dämpfer damper
- 5858
- Rücksprung return
- 5959
- Wälzkörper rolling elements
- 6060
- Käfig Cage
- 6161
- Rückstellfeder Return spring
- 6262
- zweite Kippachse second tilt axis
Claims (10)
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