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Die Erfindung betrifft eine Ausrückvorrichtung, insbesondere für eine Kupplung eines Kraftfahrzeugs.
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Kupplungen werden üblicher Weise mittels Ausrücklagern ausgerückt, wobei die Betätigung des Ausrücklagers beispielsweise mechanisch per Seilzug oder auch druckmittelbetätigt erfolgen kann. Dazu sind beispielsweise hydraulische oder pneumatische Übertragungsstrecken bekannt.
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Bei diesen druckmittelbetätigten Ausrückvorrichtungen sind auch solche bekannt geworden, bei welchen der Druckmittelzylinder mit dem Ausrücklager zu einer Einheit zusammengefasst sind. Dabei ist das Ausrücklager mittels einer Kolben-Zylindervorrichtung auf einem Führungsrohr axial verlagerbar angeordnet. Dabei treten bei der Verlagerung des Ausrücklagers zwischen einem Kolben oder Schieber und dem Führungsrohr und zwischen einer vorgesehenen Kolbendichtung und dem Zylinder der Kolben-Zylindervorrichtung Reibungen auf. Weiterhin ist auch der Strömungswiderstand des Fluids insbesondere bei niedrigen Temperaturen hinsichtlich auftretender Reibung zu berücksichtigen. Die in der Ausrückvorrichtung auftretenden Reibkräfte wirken dabei einer Kupplungsbetätigung in der Betätigungsrichtung entgegen. Die Reibkräfte wirken aber auch bei jeder Rückbewegung der Ausrückvorrichtung. Dabei ist die Gegenkraft der Kupplungsdruckplatte, wie insbesondere der Tellerfederzungen, auf das Ausrücklager in der Regel die alleinige Antriebskraft für die Rückbewegung der Ausrückvorrichtung. Entsprechend muss die Kraftkennlinie der Kupplungsdruckplatte bei geöffneter Kupplung ein gewisses Mindestmaß an Kraft aufweisen. Dies bedingt jedoch eine Kupplungsauslegung mit einer passenden Kraft-/Weg-Charakteristik, was zum Teil nachteilige Anforderungen für die Dimensionierung der Tellerfeder insbesondere hinsichtlich des Kraftminimums stellt.
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Die damit einhergehende Anforderung an die Tellerfeder nach einer notwendigen Anpresskraft könnte ggf. auch mit weniger Materialeinsatz und geringerem Bauraumbedarf realisiert werden. Die Kraft-/Weg-Kennlinie hat dann aber ein ausgeprägtes Minimum, so dass die vorhandene Gegenkraft der geöffneten Kupplungsdruckplatte auf die Ausrückvorrichtung eine zu geringes Niveau aufweisen würde.
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Darüber hinaus weisen pneumatische Ausrückvorrichtungen gegenüber hydraulischen oder mechanischen Ausrückvorrichtungen aufgrund des verwendeten gasförmigen Druckmittels eine relativ geringe Steifigkeit auf. Speziell ist die Steifigkeitskennlinie, also die Weg-/Kraft-Kennlinie, einer solchen Vorrichtung problematisch in Kombination mit einer degressiven Ausrückkraft-Charakteristik einer Kupplungsdruckplatte. Kommt es daher zu einem Zusammentreffen der beiden Kennlinien, wie der Kupplungskennlinie und der Steifigkeitskennlinie, so ist eine gesicherte Gleichgewichtslage von Ausrückweg und Kupplungsweg nur schwer oder nicht erreichbar. Die Ansteuerung einer bestimmten Ausrückposition ist somit nicht oder nur sehr diffizil möglich ist.
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Um die Kupplungsbetätigung entsprechend sicher realisieren zu können, ist eine Kraft-/Weg-Kennlinie der Kupplung ohne oder mit nur geringer Degression erforderlich, so dass ein Schnittpunkt der Kennlinien mit einem ausreichenden Gradientenunterschied vorliegen kann. Hierzu ist üblicher Weise eine spezielle Kennlinie der verwendeten Tellerfeder in der Kupplung notwendig. Eine solche Kraftkennlinie ist nachteiliger Weise mit einer unvorteilhaften Tellerfederdimensionierung erreichbar, was die Kosten der Vorrichtung erhöht.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Ausrückvorrichtung insbesondere für eine Kupplung eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, welche einfach aufgebaut ist und dennoch die Nachteile des Standes der Technik zumindest reduziert.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Ausrückvorrichtung mit einer Hülse, auf welcher ein Ausrücklager mittels eines auf der Hülse verlagerbarer Schieber axial verlagerbar angeordnet ist, wobei weiterhin eine Kolben-Zylindereinheit mit einem axial verlagerbaren ersten Element und einem axial feststehenden zweiten Element vorgesehen ist, wobei das axial verlagerbare erste Element druckmittelbeaufschlagbar verlagerbar ist, und wobei das Ausrücklager mit dem axial verlagerbaren ersten Element in Verbindung steht und von diesem axial verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Verbindungselement, welches mit der Hülse verbunden ausgebildet ist und dem ersten verlagerbaren Element zumindest ein Kraftspeicher angeordnet ist, wobei die axiale Verlagerung des ersten verlagerbaren Elements entgegen der Rückstellkraft des zumindest einen Kraftspeichers erfolgt. Dadurch wird in der Summe eine Kraft-Weg-Kennlinie der Ausrückvorrichtung erzeugt, welche gegenüber der Kraft-Weg-Kennlinie der Kupplung einen eindeutigen Schnittpunkt aufweist, so dass zum einen die Steuerung eines definierten Betriebspunkts einfacher möglich ist und zum anderen auch die in der Vorrichtung vorhandene Reibung nicht zu nachteiligen Effekten führt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen von Anspruch 2 gelöst. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Ausrückvorrichtung mit einer Hülse, auf welcher ein Ausrücklager mittels eines relativ zur Hülse verlagerbaren Hebels axial verlagerbar angeordnet ist, wobei weiterhin eine Kolben-Zylindereinheit mit einem axial verlagerbaren ersten Element und einem axial feststehenden zweiten Element vorgesehen ist, wobei das axial verlagerbare erste Element druckmittelbeaufschlagbar verlagerbar ist, und wobei der Hebel mit dem axial verlagerbaren ersten Element in Verbindung steht und von diesem verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Hebel zumindest ein Kraftspeicher verbunden angeordnet ist, wobei die Verschwenkung des Hebels entgegen der Rückstellkraft des zumindest einen Kraftspeichers erfolgt.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn zumindest einer der Kraftspeicher derart angeordnet ist, dass die Verlagerung des ersten verlagerbaren Elements erst nach Überschreiten eines Leerwegs entgegen der Rückstellkraft des Kraftspeichers erfolgt. Damit kann die Einstellung der resultierenden Kraft-Weg-Kennlinie günstig beeinflusst werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zumindest einer der Kraftspeicher derart angeordnet ist, dass die Verlagerung des ersten verlagerbaren Elements ohne Leerweg entgegen der Rückstellkraft des Kraftspeichers erfolgt. Damit kann die Wirkung der Reibung auch bei geringen Ausrückwegen gezielt beeinflusst oder überwunden werden.
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Auch ist es insbesondere vorteilhaft, wenn zumindest einer der Kraftspeicher vorgespannt und/oder nicht vorgespannt ist. Damit wird das Verhalten der Vorrichtung gezielt beeinflussbar.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das erste verlagerbare Element der Kolben der Kolben-Zylindereinheit ist und das zweite axial feststehende Element der Zylinder der Kolben-Zylindereinheit ist oder das erste verlagerbare Element der Zylinder der Kolben-Zylindereinheit ist und das zweite axial feststehende Element der Kolben der Kolben-Zylindereinheit ist.
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Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, wenn der oder die Kraftspeicher radial außerhalb der Kolben-Zylindereinheit angeordnet sind und koaxial zur Hülse angeordnet sind. Dies ergibt eine kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der oder die Kraftspeicher radial außerhalb der Kolben-Zylindereinheit angeordnet sind und koaxial zur Hülse angeordnet sind. Auch dies bewirkt eine kompakte Bauweise.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verbindungselement den Kolben und den Zylinder und/oder den oder die Kraftspeicher radial außen umgreift. Dadurch wird erreicht, dass sich der oder die Kraftspeicher an dem verlagerbaren ersten Element und ohne viel Bauraum zu benötigen auch an dem Verbindungselement abstützen kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste verlagerbare Element einen radial vorstehenden Kragen aufweist, an welchem es sich an zumindest einem der Kraftspeicher abstützt.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine Kraftspeicher zwischen zwei Haltezungen des Verbindungselements in einer von dem ersten verlagerbaren Element unbeaufschlagten Stellung Positioniert ist. So kann der Kraftspeicher positioniert werden, wenn das erste verlagerbare Element erst einen Leerweg durchschreiten muss, um den Kraftspeicher zu beaufschlagen.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Kupplung mit Ausrückvorrichtung,
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2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausrückvorrichtung,
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3 ein Diagramm mit Kennlinien,
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4 ein Diagramm mit Kennlinie,
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5 eine schematische Darstellung einer gezogenen Kupplung mit Ausrückvorrichtung,
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6 eine schematische Darstellung einer Kupplung mit Ausrückvorrichtung,
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7 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausrückvorrichtung, und
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8 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausrückvorrichtung.
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Die 1 zeigt schematisch die Anordnung einer Kupplung 1 im Antriebstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer Ausrückvorrichtung 2. Die Kupplung 1 weist dabei eine Kraft-Weg-Kennlinie 3 auf, die vom Ursprung ansteigend mit einem Maximum und einem darauf folgenden Minimum ausgestaltet ist. Beim Schließen der Kupplung wird die Kraft-Weg-Kennlinie von großen Wegen hin zu kleinen Wegen auf dem diesbezüglich ansteigenden Ast der Kurve durchfahren.
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Die Ausrückvorrichtung 2 weist ein Ausrücklager 4 und einen druckmittelbetätigbaren Kolben 5 einer Kolbenzylindereinheit 6 auf. Dabei ist ein Kraftspeicher 7 zwischen dem Kolben 5 und dem Ausrücklager 4 angeordnet, welcher eine degressive Kraft-Weg-Kennlinie 8 aufweist. Weiterhin ist eine erfindungsgemäße Zusatzfeder 9 als Kraftspeicher vorgesehen, welcher mit einem progressiven ansteigenden Kraft-Weg-Verlauf 10 ausgebildet ist. Dabei stützt sich der Kolben bzw. ein mit dem Kolben verbundenes Verbindungselement 11 an dem Kraftspeicher bzw. der Zusatzfeder 9 ab und komprimiert diese bei einer Ausrückbetätigung der Kupplung 1.
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Durch die Zusatzfeder 9 wird eine Kraft-Weg-Kennlinie erzielt, die als Summe der Kraft-Weg-Kennlinie der Kupplung mit der Kraft-Weg-Kennlinie der Zusatzfeder erreicht wird, wobei die Kraft-Weg-Kennlinie der Vorlastfeder 7 dabei nur eine untergeordnete Rolle spielt, da diese Kennlinie nahezu waagerecht ist und die Kraft nicht allzu hoch ist.
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Die 3 und 4 zeigen dabei die Summe der Kraft-Weg-Kennlinien der Kupplung gemäß Kurve 20 und der Zusatzfederkennlinie 21. Dabei bildet die Kurve 22 die Summe der Federkennlinie der Kupplung und der Zusatzfeder als resultierende wirksame Rückstellkraft.
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In 3 ist eine Kraft-Weg-Kennlinie der Zusatzfeder gezeigt, die vom Ursprung aus linear ansteigt, während in 4 eine Kraft-Weg-Kennlinie der Zusatzfeder dargestellt ist, die vom Ursprung bis zu einer kritischen Wegstrecke gleich Null ist und erst ab der kritischen Wegstrecke linear ansteigt.
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Die Kurven 22 zeigen die entsprechenden resultierenden Kraft-Weg-Kennlinien.
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Die 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Ausrückvorrichtung 30, welche eine Hülse 31 aufweist, die im Wesentlichen koaxial zu einer Getriebeeingangswelle 32 angeordnet ist. Auf der Hülse 31 ist ein Schieber 33 angeordnet, welcher auf der Hülse 31 in axialer Richtung gleitend vorgesehen ist, wobei der Schieber 33 das Ausrücklager 34 in radialer als auch in axialer Richtung trägt.
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Dabei ist der Lageraußenring 35 des Ausrücklagers an einer Aufnahme 36 des Schiebers 33 aufgenommen. Der Lagerinnenring 37 stützt sich an den Tellerfederzungen 38 der Kupplung in axialer Richtung ab. Zwischen dem Schieber 33 und einem sich in radialer Richtung erstreckenden Wandbereich 39 der Hülse 31 stützt sich eine Feder, wie ein Kraftspeicher 40, in axialer Richtung ab, zur Bewirkung einer Vorspannung auf das Ausrücklager.
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Radial außerhalb des Schiebers 33 ist eine Kolben-Zylindereinheit 41 vorgesehen mit einem Zylinder 42 und einem in dem Zylinder 42 axial verlagerbaren Kolben 43. Durch Druckbeaufschlagung des Zylinderinnenraums kann der Kolben 43 in axialer Richtung verlagert werden. Mit dem Kolben 43 ist ein Betätigungsarm 44 verbunden, welcher in radialer Richtung vorsteht, wobei zwischen dem Betätigungsarm 44 und einem Verbindungselement 45 ein Kraftspeicher 46 angeordnet ist. Dabei übergreift das Verbindungselement 45 als Verlängerung des Wandbereichs 39 den Kraftspeicher 46 und die Kolben-Zylindereinheit 41 radial außen.
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Bei einer Verlagerung des Kolbens 43 in axialer Richtung beaufschlagt der Betätigungsarm 44 den Kraftspeicher 46 entgegen seiner Rückstellkraft 47. Zwischen dem Schieber 33 und der Hülse 31 sowie dem Betätigungsarm 44 und dem Zylinder 42 sind Gleitelemente 48 vorgesehen, um ein verbessertes Gleiten der jeweiligen Elemente relativ zueinander zu bewirken. Mit dem Kolben 43 ist ein Dichtelement 49 endseitig verbunden, um den Zylinderraum des Zylinders 42 der Kolben-Zylindereinheit 41 nach außen abzudichten.
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In 5 ist eine Kupplung 50 dargestellt, die als die gezogene Kupplung ausgebildet ist, wobei das Ausrücklager 51 in axialer Richtung auf die Kupplung 50 zu bewegt wird, um die Kupplung zu schließen und das Ausrücklager von der Kupplung 50 in axialer Richtung wegbewegt wird, also gezogen wird, um die Kupplung 50 zu öffnen. Dadurch wird der Kolben 52 an einem zweiarmigen Hebel 53 angelenkt, welcher an einer Lagerung 54 gelenkig gelagert ist. Der Kolben 52 wird in axialer Richtung auf den Hebel 53 zu bewegt, um die Kupplung 50 auszurücken, wobei die Feder 55 auf der gegenüberliegenden Seite des Hebelendes angeordnet ist, als der Kolben 52. Zum Ausrücken der Kupplung 50 wird dadurch die Feder 55 entgegen der Rückstellkraft beaufschlagt.
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Die 6 zeigt eine schematische Darstellung entsprechend 1, wobei die Ausrückvorrichtung 2 in diesem Anwendungsfalle für ein pneumatisches Druckmittel gebildet ist, so dass aufgrund des komprimierbaren Druckmittels die Kraft-Weg-Kennlinie 12 des Kolbens mit dem Druckmittel zu berücksichtigen ist, das für kleiner werdende Auslenkungen einen progressiven Anstieg der Kraft aufweist.
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Durch Überlagerung der Kräfte ergibt sich aufgrund der Zusatzfeder-Kennlinie eine Überschneidung der resultierenden Kräfte mit der Kraft der Tellerfeder-Kennlinie der Kupplung, so dass ein optimiertes Einstellen der Kupplung möglich ist.
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Die 7 und 8 zeigen weitere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Ausrückvorrichtung 60 mit einer Hülse 61, die eine Getriebeeingangswelle 62 umgreifen kann. Auf der Hülse ist ein Schieber 63 in axialer Richtung verlagerbar, wobei der Schieber 63 das Ausrücklager 64 trägt und bei Verlagerung des Schiebers 63 das Ausrücklager 64 in axialer Richtung verlagert. Das Ausrücklager 64 steht über seinen Lagerinnenring wiederum mit Tellerfederzungen 65 in Wirkverbindung, um die Kupplung in axialer Richtung betätigen zu können. Mit dem Lageraußenring des Ausrücklagers ist in diesem Ausführungsbeispielen 7 und 8 ein in axialer Richtung verlagerbarer Zylinder 66 einer Kolben-Zylindereinheit 67 verbunden, wobei der Kolben 68 der Kolben-Zylindereinheit 67 axial feststehend ausgebildet ist. Der Zylinder ist dabei topfförmig ausgebildet und umgreift den Kolben 68. Bei Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylindereinheit 67 wird der Zylinder 66 in axialer Richtung verlagert.
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Mit dem Zylinder 66 ist ein Betätigungsarm 69 verbunden, der in axialer Richtung vorsteht. Radial außerhalb der Kolben-Zylindereinheit 67 ist ein Kraftspeicher 70 gemäß 7 und gemäß 8 angeordnet ist, wobei der jeweilige Kraftspeicher 70, 71 sich an einem Verbindungselement 72 in axialer Richtung abstützt. Weiterhin ist eine Haltezunge 73 oder eine Haltezunge 74 vorgesehen, zwischen welchen sich die Kraftspeicher mit oder ohne Vorspannung anordnen können, so dass der Betätigungsarm 69 über einen Leerweg verfahren kann, ohne den Kraftspeicher 70, 71 zu beaufschlagen, wobei nach Durchschreiten des Leerweges der Kraftspeicher 70, 71 bei einer weitergehenden Betätigung beaufschlagt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplung
- 2
- Ausrückvorrichtung
- 3
- Kraft-Weg-Kennlinie
- 4
- Ausrücklager
- 5
- Kolben
- 6
- Kolben-Zylindereinheit
- 7
- Feder
- 8
- Kraft-Weg-Kennlinie
- 9
- Feder
- 10
- Kraft-Weg-Kennlinie Verbindungselemnt
- 11
- Kraft-Weg-Kennlinie
- 20
- Kurve
- 21
- Kurve
- 22
- Kurve
- 30
- Ausrückvorrichtung
- 31
- Hülse
- 32
- Getriebeeingangswelle
- 33
- Schieber
- 34
- Ausrücklager
- 35
- Lageraußenring
- 36
- Aufnahme
- 37
- Lagerinnenring
- 38
- Tellerfederzungen
- 39
- Wandbereich
- 40
- Kraftspeicher
- 41
- Kolben-Zylindereinheit
- 42
- Zylinder
- 43
- Kolben
- 44
- Betätigungsarm
- 45
- Verbindungselement
- 46
- Kraftspeicher
- 47
- Rückstellkraft
- 48
- Gleitelement
- 49
- Dichtelement
- 50
- Kupplung
- 51
- Ausrücklager
- 52
- Kolben
- 53
- Hebel
- 54
- Lagerung
- 55
- Feder
- 60
- Ausrückvorrichtung
- 61
- Hülse
- 62
- Getriebeeingangswelle
- 63
- Schieber
- 64
- Ausrücklager
- 65
- Tellerfederzungen
- 66
- Zylinder
- 67
- Kolben-Zylindereinheit
- 68
- Kolben
- 69
- Betätigungsarm
- 70
- Kraftspeicher
- 71
- Kraftspeicher
- 72
- Verbindungselement
- 73
- Haltezunge
- 74
- Haltezunge
