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Die Erfindung betrifft ein Kupplungsbetätigungssystem für mindestens eine Kupplung, die manuell beziehungsweise über ein Pedal betätigbar ist, mit einem Geberzylinder, einem Nehmerzylinder und mit einer unterstützenden Aktoreinrichtung, über welche die Kupplung automatisiert betätigbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Kupplungsbetätigungssystems.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2013 207 263 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung einer Kupplungskennlinie einer automatisiert betätigbaren Reibungskupplung bekannt, mit einer Kupplungsaktorik mit einer Betätigungsvorrichtung mit einer Fluidsäule zwischen einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder, wobei die Kupplungsaktorik eine Schnüffelöffnung aufweist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2013 205 237 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Aktorsystems zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung bekannt, wobei das Aktorsystem einen Geberzylinder mit einem Geberkolben, einen Nachlaufbehälter zur Aufnahme von Hydraulikfluid, eine Verbindungsöffnung zwischen dem Nachlaufbehälter und dem Geberzylinder, einen hydrostatischen Aktor zur Steuerung einer Stellung des Geberkolbens und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des hydrostatischen Aktors aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Funktion und/oder Betriebssicherheit eines Kupplungsbetätigungssystems für mindestens eine Kupplung, die manuell beziehungsweise über ein Pedal betätigbar ist, mit einem Geberzylinder, einem Nehmerzylinder und mit einer unterstützenden Aktoreinrichtung, über welche die Kupplung automatisiert betätigbar ist, zu verbessern beziehungsweise zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist bei einem Kupplungsbetätigungssystem für mindestens eine Kupplung, die manuell beziehungsweise über ein Pedal betätigbar ist, mit einem Geberzylinder, einem Nehmerzylinder und mit einer unterstützenden Aktoreinrichtung, über welche die Kupplung automatisiert betätigbar ist, durch eine Sperrventileinrichtung gelöst, die einen Volumenstrom vom Nehmerzylinder zum Geberzylinder sperrt. Durch die vorzugsweise schaltbare Sperrventileinrichtung wird es auf einfache Art und Weise ermöglicht, einen normalen Betrieb des Kupplungsbetätigungssystems wieder herzustellen, wenn die Aktoreinrichtung ausfällt oder blockiert. Ein Ausfall der Aktoreinrichtung kann zum Beispiel durch ein Stehenbleiben eines Aktorkolbens zwischen einer Nullstellung und einer Maximalstellung hervorgerufen werden. Der Aktorkolben der Aktoreinrichtung dient zum Beispiel dazu, einen unterstützenden Druck zum Betätigen der Kupplung aufzubauen. Der Aktorkolben wird zum Beispiel über einen Elektromotor und eine Spindeleinrichtung betätigt. Der Aktorkolben ist vorteilhaft als Ringkolben ausgeführt und über ein Planetenwälzgetriebe mit der durch den Elektromotor antreibenden Spindel gekoppelt. Die schaltbare Sperrventileinrichtung wird vorzugsweise durch die Aktoreinrichtung aktiviert.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kupplungsbetätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrventileinrichtung als federbelastetes Rückschlagventil ausgeführt ist. Die Sperrventileinrichtung kann als separates Bauteil ausgeführt sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kupplungsbetätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrventileinrichtung in die Aktoreinrichtung integriert ist. Dadurch werden die Montage und die Handhabung des erfindungsgemäßen Kupplungsbetätigungssystems vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kupplungsbetätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrventileinrichtung durch eine Dichtung dargestellt ist, die zwischen einem Hauptdruckraum und einem Sekundärdruckraum der Aktoreinrichtung angeordnet ist. In dem Hauptdruckraum ist ein Arbeitsmedium, insbesondere ein Hydraulikmedium, wie Hydrauliköl, enthalten, das, zum Beispiel durch einen Aktorkolben, im Betrieb der Aktoreinrichtung mit Druck beaufschlagt wird. Der Hauptdruckraum der Aktoreinrichtung ist vorzugsweise hydrostatisch mit dem Kupplungsnehmerzylinder verbunden. Der Sekundärdruckraum der Aktoreinrichtung ist vorzugsweise hydrostatisch mit dem Geberzylinder des Kupplungsbetätigungssystems verbunden. Bei der Dichtung kann es sich um eine herkömmliche Dichtung handeln, die zur Darstellung der Sperrventilfunktion gegebenenfalls geringfügig verändert wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kupplungsbetätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung zwischen einem Aktorkolben und einem Aktorgehäuse angeordnet ist. Die Dichtung ist vorteilhaft als Ringdichtung ausgeführt und umfasst vorteilhaft mindestens eine Dichtlippe, die an dem Aktorkolben anliegt.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Kupplungsbetätigungssystems. Die vorzugsweise als Rückschlagventil ausgeführte Sperrventileinrichtung kann vorteilhaft durch die Aktoreinrichtung ausgeschaltet beziehungsweise aktiviert und/oder deaktiviert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Fluidverbindung vom Nehmerzylinder zum Geberzylinder gesperrt wird, wenn von einem manuellen in einen automatisierten Betriebsmodus gewechselt wird. Das Sperren der Fluidverbindung wird vorzugsweise durch eine Betätigung der Aktoreinrichtung bewirkt. Bei einer weiteren Betätigung der Aktoreinrichtung wird die Kupplung dann automatisiert betätigt. Das Betätigen der Aktoreinrichtung bezieht sich zum Beispiel auf eine Bewegung des Aktorkolbens, der durch den Elektromotor, die Spindel und das Planetenwälzgetriebe aus einer Nullposition in eine Maximalposition bewegt werden kann, die einem maximalen Hub des Aktorkolbens entspricht. Wenn der Aktorkolben aus seiner Nullposition bewegt wird, führt das zunächst dazu, dass die Fluidverbindung vom Nehmerzylinder zum Geberzylinder gesperrt wird. Die weitere Bewegung des Aktorkolbens führt dann dazu, dass die Kupplung automatisiert betätigt wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein beziehungsweise der Aktorkolben der Aktoreinrichtung synchron mit einem Nehmerkolben zurück fährt beziehungsweise gefahren wird, wenn sich der Aktorkolben nicht in seiner Nullposition befindet. Die Position des Nehmerkolbens in dem Nehmerzylinder kann zum Beispiel durch eine geeignete Sensoreinrichtung erfasst werden. Die Sensoreinrichtung ist über eine Steuerleitung und gegebenenfalls ein geeignetes Steuerungsgerät steuerungsmäßig mit dem Elektromotor verbunden, der den Antrieb der Aktoreinrichtung darstellt. Durch das synchrone Zurückfahren des Aktorkolbens können das Auftreten eines unerwünschten Überdrucks im System und ein Überdrücken der Kupplung verhindert werden. Ein Stehenbleiben des Aktorkolbens kann zum Beispiel durch eine Selbsthemmung der Spindel oder Welle der Aktoreinrichtung hervorgerufen werden. Wenn die Aktoreinrichtung beziehungsweise der Aktorkolben in ihrer beziehungsweise seiner maximalen Stellung stehen bleibt, fahren der Aktorkolben sowie der Nehmerkolben zurück, bis der Aktorkolben eine Position zwischen seiner Nullposition und seiner maximalen Position einnimmt, weil die Selbsthemmung der Spindel oder Welle größer ist als die Kupplungskraft. Bei einer erneuten manuellen Betätigung durch das Pedal wird der Aktorkolben dann zurück in seine Nullposition gedrängt.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Sperrventileinrichtung für ein vorab beschriebenes Kupplungsbetätigungssystem. Die Sperrventileinrichtung ist separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Aktoreinrichtung für ein vorab beschriebenes Kupplungsbetätigungssystem. Die Aktoreinrichtung ist vorteilhaft mit der Sperrventileinrichtung kombiniert. Besonders vorteilhaft ist die Sperrventileinrichtung in die Aktoreinrichtung integriert. Die Aktoreinrichtung ist separat handelbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Kupplungsbetätigungssystems mit einem Pedal, einem Geberzylinder, einem Nehmerzylinder, einer Aktoreinrichtung und einer geschlossenen Kupplung;
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2 die gleiche Darstellung wie in 1 mit geöffneter Kupplung;
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3 eine Aktoreinrichtung im Längsschnitt mit einer separaten Sperrventileinrichtung;
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4 die gleiche Darstellung wie in 3 mit einer integrierten Sperrventileinrichtung;
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5 einen vergrößerten Ausschnitt aus 4 mit geschlossener Sperrventileinrichtung und
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6 die gleiche Darstellung wie in 5 mit geöffneter Sperrventileinrichtung.
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In den 1 und 2 ist ein Kupplungsbetätigungssystem 1 mit einer Kupplung 3 vereinfacht dargestellt. Die Kupplung 3 umfasst eine Kupplungsschreibe 5. Die Kupplungsscheibe 5 ist bei geschlossener Kupplung zwischen einer Druckplatte 6 und einer Gegendruckplatte 7 einklemmbar.
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In 1 ist die Kupplung 3 in ihrer geschlossenen Stellung dargestellt. In 2 ist die Kupplung 3 in ihrer geöffneten Stellung dargestellt. In der geöffneten Stellung der Kupplung 3 sind die Druckplatte 6 und die Gegendruckplatte 7 von der Kupplungsscheibe 5 beabstandet.
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Die Druckplatte 6 der Kupplung 3 ist über eine Tellerfedereinrichtung 8 und ein Betätigungslager 9 mit einem Nehmerkolben 10 gekoppelt. Der Nehmerkolben 10 ist als Ringkolben ausgeführt und in einem Nehmerzylinder 12 hin und her bewegbar, um die Kupplung 3 zu betätigen.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine sogenannte zugedrückte Kupplung, die durch die Tellerfedereinrichtung 8 geschlossen wird, wie man in 1 sieht. Wenn der Nehmerkolben 10 durch entsprechende Druckbeaufschlagung des Nehmerzylinders 12 in 2 nach links bewegt wird, dann wird die Kupplung 3 geöffnet.
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Der Nehmerzylinder 12 ist hydrostatisch über eine Fluidleitung 14 mit einer Aktoreinrichtung 15 verbunden. Bei der Aktoreinrichtung 15 handelt es sich um einen Hydrostataktor. Die Aktoreinrichtung 15 ist hydrostatisch über eine weitere Fluidleitung 16 mit einem Geberzylinder 20 verbunden. Die beiden Fluidleitungen 14 und 16 stellen zusammen mit der Aktoreinrichtung 15 eine hydrostatische Strecke 18 zwischen dem Geberzylinder 20 und dem Nehmerzylinder 12 dar.
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In dem Geberzylinder 20 ist ein Geberkolben 22 hin und her bewegbar geführt. Der Geberkolben 22 wird sozusagen manuell über das Kupplungspedal 24 mit einem Fuß eines Fahrers betätigt. Dem Geberkolben 22 ist eine Sensoreinrichtung 25 zugeordnet, die eine Bewegung beziehungsweise eine Stellung des Geberkolbens 22 im Betrieb des Kupplungsbetätigungssystems 1 erfasst.
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Die Sensoreinrichtung 25 ist über eine Steuerleitung 26 steuerungsmäßig mit einem Elektromotor 30 verbunden, der einen Antrieb für die Aktoreinrichtung 15 darstellt. Der Elektromotor 30 umfasst eine Spindel 32, die zum Beispiel über ein (nicht dargestelltes) Planetenwälzgetriebe antriebsmäßig mit einem Aktorkolben 34 verbunden ist. Der Aktorkolben 34 ist in einem Aktorgehäuse 35 der Aktoreinrichtung 15 hin und her bewegbar geführt.
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In die Aktoreinrichtung 15 ist eine Sperrventileinrichtung 40 integriert. Die Sperrventileinrichtung 40 ist als Rückschlagventil mit einem Ventilanker 43 und einem Ventilkörper 44 ausgeführt. Über den Ventilanker 43 ist der Ventilkörper 44 mit dem Aktorkolben 34 gekoppelt. Der Ventilkörper 44 ist durch eine Ventilfeder 45 gegen eine Öffnung 46 vorgespannt. Über die Öffnung 46 ist die Fluidleitung 16 an das Aktorgehäuse 35 angeschlossen.
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In 1 ist der Ventilkörper 44, der eine Art Dichtung darstellt, von der Öffnung 46 beabstandet. In dieser Stellung des Ventilkörpers 44 sind die Fluidleitungen 14 und 16 fluidisch miteinander verbunden. Die Kupplung 3 kann normal über das Kupplungspedal 24 betätigt werden.
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In 2 verschließt der Ventilkörper 44 der Sperrventileinrichtung 40 die Öffnung 46. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Nehmerzylinder 12 und dem Geberzylinder 20 unterbrochen.
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In 1 befindet sich der Aktorkolben 34 in einer Nullposition oder Nullstellung. Dabei wird der Ventilkörper 44 der Sperrventileinrichtung 40 über den Ventilanker 43 in 1 so nach rechts gezogen, dass die Öffnung 46 freigegeben ist. Dadurch wird ein unbeschränkter Durchfluss vom Geberzylinder 20 zum Nehmerzylinder 12 ermöglicht, und umgekehrt. Das entspricht einem manuellen Modus des Kupplungsbetätigungssystems 1.
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Im manuellen Modus wird die Kupplung 3 über das Kupplungspedal 24 vom Fahrer betätigt. Bei einem Umschalten von dem manuellen Modus in einen automatisierten Modus fährt der Aktorkolben 34 in 2 so weit nach links, dass der Ventilkörper 44 die Öffnung 46 verschließt. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Geberzylinder 20 und dem Nehmerzylinder 12 unterbrochen. Bei einer weiteren Verschiebung des Aktorkolbens 34 in 2 nach links wird die Kupplung 3 automatisiert betätigt, das heißt im vorliegenden Fall geöffnet.
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Da die Sperrventileinrichtung 40 mit dem Ventilkörper 44 nur in einer Richtung dicht ist, das heißt vom Nehmerzylinder 12 zum Geberzylinder 20, kann bei einer Betätigung des Pedals 24 Arbeitsmedium, insbesondere Hydraulikmedium, fast unbeschränkt in den Nehmerzylinder 12 fließen. Wenn sich der Aktorkolben 34 dabei nicht in seiner Nullposition oder Nullstellung befindet, fährt der Aktorkolben 34 synchron mit dem Nehmerkolben 10 zurück, um das Auftreten eines unerwünschten Überdrucks im System zu verhindern.
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Bei einem Ausfall der Aktoreinrichtung 15, wenn sich der Aktorkolben 34 zum Beispiel in seiner Maximalposition oder Maximalstellung, also in den 1 und 2 ganz links, befindet, fährt der Aktorkolben 34 zusammen mit dem Nehmerkolben 10 durch die Kraft der Kupplung 3, insbesondere die Kraft der Tellerfedereinrichtung 8, bis zu einer Position zwischen der Nullstellung und der Maximalstellung zurück, bis eine Selbsthemmungskraft der Aktoreinrichtung 15 größer als die Kupplungskraft ist. Bei einer nachfolgenden Betätigung des Kupplungspedals 24 wird die Kupplung 3 wieder komplett betätigt und drückt den Aktorkolben 34 weiter, bis der Aktorkolben 34 mittels des Ventilankers 43 die Sperrventileinrichtung 40 öffnet. Dadurch wird der normale manuelle Betriebsmodus wieder hergestellt.
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In den 3 und 4 ist eine Aktoreinrichtung 50 im Längsschnitt dargestellt. Durch einen Pfeil 51 ist ein Geberzylinder angedeutet. Durch einen Pfeil 52 ist ein Nehmerzylinder angedeutet. Der Geberzylinder 51 ist über eine Fluidleitung 16 an die Aktoreinrichtung 50 angeschlossen. Der Nehmerzylinder 52 ist über eine Fluidleitung 14 an die Aktoreinrichtung 50 angeschlossen.
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Die Aktoreinrichtung 50 umfasst eine Spindel 53, die über ein Planetenwälzgetriebe mit einem Aktorkolben 54 gekoppelt ist. Der Aktorkolben 54 ist als Ringkolben ausgeführt und in einem Aktorgehäuse 55 hin und her bewegbar, das heißt in den 3 und 4 in horizontaler Richtung nach links und nach rechts.
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Das Aktorgehäuse 55 begrenzt einen Hauptdruckraum 56, in welchem ein Arbeitsmedium, insbesondere Hydraulikmedium, durch den Aktorkolben 54 mit Druck beaufschlagbar ist. Der Hauptdruckraum 56 steht über die Fluidleitung 14 mit dem Nehmerzylinder 52 in Verbindung. Ein Sekundärdruckraum 57 in dem Aktorgehäuse 55 steht über die Fluidleitung 16 mit dem Geberzylinder 51 in Verbindung.
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Dem Aktorkolben 54 sind insgesamt drei Dichtungen 65, 66, 67 zugeordnet, die alle als Ringdichtungen ausgeführt sind. Die Dichtung 66 ermöglicht in Kombination mit einer Nut 68 an dem Aktorkolben 54 die Darstellung einer Schnüffelfunktion.
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In 3 ist eine Sperrventileinrichtung 60 zwischen die Fluidleitungen 14 und 16 geschaltet. Die Sperrventileinrichtung 60 ist als federbelastetes Rückschlagventil ausgeführt, das vom Geberzylinder 52 zum Nehmerzylinder 51 schließt und in der umgekehrten Richtung gegen die Federkraft öffnet.
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In 4 ist eine Sperrventileinrichtung 70 in die Aktoreinrichtung 50 integriert. Die Funktion der Sperrventileinrichtung 70 wird von der Dichtung 66 dargestellt, wie man in den 5 und 6 sieht, in denen ein vergrößerter Ausschnitt aus 4 dargestellt ist.
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In 5 sieht man, dass die Dichtung 66 mit einem Trag- und/oder Haltering 72 kombiniert ist. Der Trag- und/oder Haltering 72 ist so ausgeführt und angeordnet, dass er einen Durchtritt von Fluid zwischen den Fluidleitungen 14 und 16 ermöglicht. Zu diesem Zweck kann der Trag- und/oder Haltering 72 mit geeigneten Durchlassöffnungen und/oder Ausnehmungen versehen sein.
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In 5 ist die Sperrventileinrichtung 70 geschlossen. Die Dichtung 66 liegt dichtend an dem Aktorkolben 54 an und verhindert, wie durch Pfeile 74 in 5 angedeutet ist, einen Durchtritt von Fluid in die Fluidleitung 14 in die Fluidleitung 16.
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In 6 ist die Sperrventileinrichtung 70 geöffnet. Die Dichtung 66 ist so von dem Aktorkolben 54 beabstandet, dass ein Durchtritt von Fluid von der Fluidleitung 16 in die Fluidleitung 14 ermöglicht wird, wie durch Pfeile 75 und 76 angedeutet ist. Durch einen radialen Abstand zwischen dem Aktorkolben 54 und der Dichtung 66 wird ein Fluiddurchtritt von dem Sekundärdruckraum 57 in den Hauptdruckraum 56 ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsbetätigungssystem
- 3
- Kupplung
- 5
- Kupplungsscheibe
- 6
- Druckplatte
- 7
- Gegendruckplatte
- 8
- Tellerfedereinrichtung
- 9
- Betätigungslager
- 10
- Nehmerkolben
- 12
- Nehmerzylinder
- 14
- Fluidleitung
- 16
- Fluidleitung
- 18
- hydrostatische Strecke
- 20
- Geberzylinder
- 22
- Geberkolben
- 24
- Kupplungspedal
- 25
- Sensoreinrichtung
- 30
- Elektromotor
- 32
- Spindel
- 34
- Aktorkolben
- 35
- Aktorgehäuse
- 40
- Sperrventileinrichtung
- 43
- Ventilanker
- 44
- Ventilkörper
- 45
- Ventilfeder
- 46
- Öffnung
- 50
- Aktoreinrichtung
- 51
- Pfeil
- 52
- Pfeil
- 53
- Spindel
- 54
- Aktorkolben
- 55
- Aktorgehäuse
- 56
- Hauptdruckraum
- 57
- Sekundärdruckraum
- 60
- Sperrventileinrichtung
- 63
- Verbindungsleitung
- 65
- Dichtung
- 66
- Dichtung
- 67
- Dichtung
- 68
- Nut
- 70
- Sperrventileinrichtung
- 72
- Trag- und/oder Haltering
- 74
- Pfeile
- 75
- Pfeile
- 76
- Pfeile
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013207263 A1 [0002]
- DE 102013205237 A1 [0002]
