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Die vorliegende Erfindung betrifft eine nasslaufende Anfahrkupplung, die im Antriebsstrang eines Fahrzeugs dazu genutzt werden kann, den Drehmomentenfluss zwischen einem Antriebsaggregat und einem Getriebe beispielsweise vor bzw. zum Anfahren oder zum Durchführen von Gangwechseln zu unterbrechen bzw. herzustellen.
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Aus der
DE 10 2006 031 036 A1 ist eine nasslaufende Kupplung für einen Antriebsstrang bekannt, bei welcher ein erster Reibelemententräger mit einem Gehäuse einerseits und ein zweiter Reibelemententräger mit einem Abtriebselement andererseits vermittels jeweiliger Torsionsschwingungsdämpfer zur Drehmomentübertragung gekoppelt sind. Ein die Reibelemente zweier Gruppen von Reibelementen in gegenseitigen Reibeingriff pressendes Anpresselement ist bezüglich des Gehäuses im Wesentlichen drehfest und axial verlagerbar gehalten. Durch Einleiten von Druckfluid in einen zwischen dem Anpresselement und dem Gehäuse gebildeten Fluidraum kann das mit dem Gehäuse rotierende Anpresselement axial verschoben werden, so dass es über ein Drehentkopplungslager ein Reibelement der mit dem ersten Reibelemententräger drehfesten ersten Gruppe von Reibelementen beaufschlagt. Das Drehentkopplungslager ist erforderlich, da der erste Reibelemententräger und somit die damit auch drehfesten Reibelemente bezüglich des Gehäuses und somit des Anpresselements bei Wirksamkeit des dazwischen wirkenden Torsionsschwingungsdämpfers eine Relativdrehung durchführen. Dieser Torsionsschwingungsdämpfer ist radial außerhalb des ersten Reibelemententrägers im axialen Bereich der beiden Gruppen von Reibelementen angeordnet, was zu einer axial kompakten Bauweise beiträgt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist dieser Torsionsschwingungsdämpfer außerhalb des Gehäuses angeordnet, welches selbst den ersten Reibelemententräger bildet.
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Die
US 6 397 996 B1 offenbart eine nasslaufende Anfahrkupplung mit den in einem Gehäuse angeordneten Reibelemententrägern und damit jeweils drehfesten Gruppen von Reibelementen. Dass die Reibelemententräger in gegenseitigen Reibeingriff pressende Anpresselement ist am ersten Reibelemententräger drehfest und bezüglich diesem axial bewegbar getragen. Radial außerhalb dieses ersten Reibelemententrägers ist ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen, welcher eine Kopplung zwischen dem Gehäuse und dem ersten Reibelemententräger herstellt und im Wirkungsbereich von dessen Dämpferelementenanordnung eine Relativdrehung dazwischen ermöglicht. Der zweite Reibelemententräger ist mit einem Abtriebselement, das hier ausgebildet ist als Abtriebsnabe, drehfest verbunden.
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DE 10 2007 053 333 A1 offenbart eine Überbrückungskupplung, welche zusammen mit einem Drehmomentwandler in dessen Gehäuse angeordnet ist. Auch wenn es sich hierbei nicht um eine Anfahrkupplung im Sinne der Erfindung handelt, ist eine mit dem Drehmomentwandler parallel geschaltene Kupplung gezeigt, welche einen ähnlichen Aufbau wie die oben genannte
DE 10 2006 031 036 A1 aufweist.
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Es ist die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, eine nasslaufende Anfahrkupplung kompakter Bauart mit verbesserten Schwingungsdämpfungseigenschaften vorzusehen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine nasslaufende Anfahrkupplung für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend ein fluiddicht abgeschlossenes und mit einem Antriebsorgan zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse zu koppelndes Gehäuse, in dem Gehäuse einen ersten Reibelemententräger mit einer daran drehfest getragenen ersten Gruppe von Reibelementen, einen ersten Torsionsschwingungsdämpfer, über welchen das Gehäuse mit dem ersten Reibelemententräger derart gekoppelt ist, dass das Gehäuse und der erste Reibelemententräger gegen die Wirkung einer ersten Dämpferelementenanordnung bezüglich einander um die Drehachse drehbar sind, in dem Gehäuse einen zweiten Reibelemententräger mit einer daran drehfest getragenen zweiten Gruppe von Reibelementen, ein bezüglich des ersten Reibelemententrägers oder des zweiten Reibelemententrägers im Wesentlichen drehfestes und axial verlagerbares Anpresselement, durch welches die Reibelemente der beiden Gruppen von Reibelementen in gegenseitigen Reibeingriff pressbar sind, einen zweiten Torsionsschwingungsdämpfer, über welchen der zweite Reibelemententräger mit einem Abtriebselement derart gekoppelt ist, dass das Abtriebselement und der zweite Reibelemententräger gegen die Wirkung einer zweiten Dämpferelementenanordnung bezüglich einander um die Drehachse drehbar sind, und dass der erste Torsionsschwingungsdämpfer und der zweite Torsionsschwingungsdämpfer bezüglich der beiden Gruppen von Reibelementen an entgegengesetzten axialen Seiten angeordnet sind.
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Bei der erfindungsgemäß aufgebauten nasslaufenden Anfahrkupplung ist ein Schwingungssystem mit drei bezüglich einander in Schwingung versetzbaren Massen realisiert, wobei der gesamte zwischen den beiden Torsionsschwingungsdämpfern liegende Massebereich, im Wesentlichen also die beiden Reibelemententräger, die beiden Gruppen von Reibelementen und das Anpresselement, eine vergleichsweise große Zwischenmasse bereitstellt. Da das Anpresselement mit einem der Reibelemententräger drehfest ist, ist eine zusätzliche Drehentkopplung zwischen diesem und den dadurch beaufschlagten Reibelementen nicht erforderlich. Weiterhin können die beiden in dem fluiddicht abgeschlossenen Gehäuse angeordneten und somit auch sich verformenden bzw. bewegenden Dämpferelementenanordnungen auf Grund der Tatsache, dass sie im Dämpfungsfalle die dazu erforderliche Bewegung in einem Fluid, im Allgemeinen dem das Gehäuse füllenden Öl, durchführen, zusätzlich zur Abfuhr von Schwingungsenergie beitragen. Eine auch unter Berücksichtigung des Drehmomentenflusses zwischen einem Antriebsorgan, also beispielsweise einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, und einem Abtriebsorgan, also beispielsweise einer Getriebeeingangswelle, sehr kompakte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anfahrkupplung wird dadurch erlangt, dass der erste Torsionsschwingungsdämpfer und der zweite Torsionsschwingungsdämpfer bezüglich der beiden Gruppen von Reibelementen an entgegengesetzten axialen Seiten angeordnet sind.Der Aufbau kann derart sein, dass der erste Reibelemententräger topfartig ausgebildet ist mit einem Wandungsbereich mit einer Innenverzahnungsformation zur Drehkopplung mit den Reibelementen der ersten Gruppe von Reibelementen und einem Bodenbereich, wobei das Anpresselement dem Bodenbereich gegenüber liegt und mit diesem einen Fluidraum begrenzt.
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Dabei ist vorzugsweise das Anpresselement mit dem ersten Reibelemententräger drehfest, so dass bei Einwirkung desselben auf ein Reibelement der ersten Gruppe von Reibelementen jedwede Relativdrehbewegung, die zu Verschleiß bzw. auch einer Beeinträchtigung des Schwingungsverhaltens führen könnte, vermieden wird.
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Bei einer baulich einfach zu realisierenden Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, dass der erste Torsionsschwingungsdämpfer eine Primärseite und eine gegen die Wirkung der ersten Dämpferelementenanordnung bezüglich der Primärseite um die Drehachse drehbare und mit dem zweiten Reibelemententräger gekoppelte Sekundärseite umfasst.
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Dabei wird eine vor allem radial kompakte Bauweise dadurch unterstützt, dass die Sekundärseite des ersten Torsionsschwingungsdämpfers mit dem Bodenbereich des ersten Reibelemententrägers verbunden ist.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Primärseite des ersten Torsionsschwingungsdämpfers mit dem Gehäuse fest verbunden ist, wobei vorzugsweise vorgesehen sein kann, dass die Primärseite des ersten Torsionsschwingungsdämpfers mit einem dem Bodenbereich des ersten Reibelemententrägers axial gegenüber liegenden Bereich des Gehäuses verbunden ist. Auch dies unterstützt die radial kompakte Bauweise, wobei zusätzlich noch vorgesehen sein kann, dass der erste Reibelemententräger den ersten Torsionsschwingungsdämpfer in radialer Richtung im Wesentlichen vollständig überlappt. Bei dieser Anordnung können also der erste Reibelemententräger und der erste Torsionsschwingungsdämpfer axial aufeinander folgend angeordnet sein.
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Weiter kann bei der erfindungsgemäßen Anfahrkupplung vorgesehen sein, dass der zweite Reibelemententräger topfartig ausgebildet ist mit einem Wandungsbereich mit einer Außenverzahnungsformation zur Drehkopplung mit den Reibelementen der zweiten Gruppe von Reibelementen und eine Verbindungsbereich, mit welchem eine Primärseite des zweiten Torsionsschwingungsdämpfers verbunden ist.
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Eine Sekundärseite des zweiten Torsionsschwingungsdämpfers kann das Abtriebselement aufweisen oder damit verbunden sein, wobei dieses Abtriebselement beispielsweise als Abtriebsnabe mit einer Innenverzahnungsformation ausgebildet ist, die mit einer entsprechenden Außenverzahnungsformation an einer als Abtriebsorgan wirksamen Getriebeeingangswelle oder dergleichen zur gemeinsamen Drehung gekoppelt werden kann.
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Die radial kompakte Bauweise der erfindungsgemäß aufgebauten Anfahrkupplung kann weiter dadurch unterstützt werden, dass die zweite Dämpferelementenanordnung von den beiden Gruppen von Reibelementen in radialer Richtung im Wesentlichen vollständig überlappt ist. Dabei können die beiden Gruppen von Reibelementen und der zweite Torsionsschwingungsdämpfer axial aufeinander folgend angeordnet sein.
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Eine definierte Positionierung der verschiedenen Systembereiche der Anfahrkupplung innerhalb des Gehäuses kann dadurch unterstützt werden, dass der erste Reibelemententräger einen Nabenbereich aufweist oder damit verbunden ist und dass der Nabenbereich bezüglich des Gehäuses axial oder/und radial gelagert ist. Weiter kann vorgesehen sein, dass das Abtriebselement bezüglich des Gehäuses in einer ersten axialen Richtung und bezüglich des ersten Reibelemententrägers oder eines damit verbundenen Nabenbereichs in einer zweiten axialen Richtung gelagert ist.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende Figur detailliert erläutert, welche eine in den Antriebsstrang eines Fahrzeugs integrierbare nasslaufende Anfahrkupplung im Teil/Längsschnitt zeigt.
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In der Figur ist eine Anfahrkupplung für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs allgemein mit 10 bezeichnet. Diese Anfahrkupplung 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit zwei im radial äußeren Bereich miteinander durch Verschweißen fest und fluiddicht verbundenen Gehäuseschalen 14, 16. An der motorseitig zu positionierenden Gehäuseschale 14 ist vermittels einer Mehrzahl von daran beispielsweise integral angeformten Nietbolzen 16 eine Verbindungsanordnung 18 vorgesehen, über welche eine drehfeste Kopplung mit einer nicht dargestellten und als Antriebsorgan wirksamen Antriebswelle, beispielsweise Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, herstellbar ist. Hierzu kann beispielsweise auch eine Flexplattenanordnung oder dergleichen eingesetzt werden. In ihrem zentralen, der Drehachse A nahe liegenden Bereich trägt die Gehäuseschale 14 einen Lagerzapfen 20, der in eine entsprechende Aussparung einer Antriebswelle eingesetzt werden kann, um eine definierte Achsausrichtung zu gewährleisten.
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Die getriebeseitig zu positionierende Gehäuseschale 16 trägt in ihrem radial inneren Bereich eine Pumpennabe 22, die beispielsweise in ein Getriebe eingreifend positioniert werden kann, um eine Fluidpumpe, also beispielsweise eine Ölpumpe, anzutreiben, wenn das Gehäuse 12 um die Drehachse A rotiert.
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In einem Innenraum 24 des Gehäuses 12 ist der allgemein mit 26 bezeichnete Kupplungsbereich der Anfahrkupplung 10 angeordnet. Dieser Kupplungsbereich 26 umfasst einen topfartig ausgebildeten ersten Reibelemententräger 28. Dieser ist mit einem näherungsweise zylindrischen Wandungsbereich 30 und einem daran anschließenden Bodenbereich 32 ausgebildet. Radial innen ist der Bodenbereich 32 durch Verschweißung mit einer Nabe 34 fest verbunden. Diese kann über eine Lageranordnung 36 an der motorseitigen Gehäuseschale 14 radial oder/und axial gelagert und somit abgestützt werden.
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Zu diesem Zwecke weist die Gehäuseschale 14 eine entsprechende die Nabe 34 bzw. das Lager 36 aufnehmende Ausformung 38 auf.
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Der Wandungsbereich 30 des ersten Reibelemententrägers 28 weist an seiner Innenseite eine in Richtung der Drehachse A langgestreckte Innenverzahnungsformation 40 auf. Mit dieser sind drehfest, jedoch axial bewegbar gekoppelt die Reibelemente 42, 42', 42" einer allgemein mit 44 bezeichneten ersten Gruppe von Reibelementen. Diese Reibelemente 42, 42', 42" sind somit mit dem ersten Reibelemententräger 28 drehfest gekoppelt. Das in der Darstellung der Figur ganz rechts, axial als letztes Reibelement positionierte Reibelement 42" der ersten Gruppe 44 von Reibelementen ist axial an einem Sicherungsring 46 abgestützt, der am Innenumfang des Wandungsbereichs 33 vorgesehen ist.
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Der Kupplungsbereich 26 umfasst ferner einen zweiten Reibelemententräger 48. Auch dieser weist einen näherungsweise axial sich erstreckenden Wandungsbereich 50 auf. An der Außenseite des Wandungsbereichs 50 ist eine Außenverzahnungsformation 52, ebenfalls sich in Richtung der Drehachse A erstreckend, ausgebildet. Mit dieser Außenverzahnungsformation 52 sind Reibelemente 54, 54' einer zweiten Gruppe 56 von Reibelementen zur gemeinsamen Drehung, jedoch axial bewegbar gekoppelt. Man erkennt in der Figur, dass eine alternierende Abfolge von Reibelementen der ersten Gruppe 44 und der zweiten Gruppe 56 vorgesehen ist. Um die beiden Gruppen 44, 56 von Reibelementen in Reibeingriff zu bringen, ist dem ersten Reibelemententräger 28 ein ringkolbenartig ausgebildetes Anpresselement 58 zugeordnet. Dieses ist radial außen und radial innen am ersten Reibelemententräger 28 bzw. der Nabe 34 fluiddicht axial bewegbar geführt. Zwischen dem ersten Reibelemententräger 28 und dem Anpresselement 58 ist ein Fluidraum 60 gebildet, der nach radial innen offen ist und über eine oder mehrere Öffnungen 62 in der Nabe 34 mit Druckfluid gespeist werden kann. Eine Erhöhung des Fluiddrucks im Fluidraum 60 führt zu einer Axialverlagerung des Elements 58 gegen die Rückstellwirkung einer Vorspannfeder 64. Dabei berührt das Anpresselement 58 das in axialer Folge diesem nächstliegende Reibelement 42 der ersten Gruppe 44 von Reibelementen. Dadurch werden die Reibelemente der beiden Gruppen 44, 56 gegeneinander gepresst, wobei eine axiale Abstützung am Sicherungsring 46 erfolgt. Da auch dieser am ersten Reibelemententräger 28 festgelegt ist, ist auch im Einrückzustand des Kupplungsbereichs 26 ein vollkommener Kraftrückschluss innerhalb des ersten Reibelemententrägers 28 sichergestellt. Es entstehen keine axialen Belastungen anderer Bauteile, insbesondere von der Axialabstützung dienenden Lagern.
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Zur Drehmomentübertragungsankopplung des Kupplungsbereichs 26 der Anfahrkupplung 10 an das Gehäuse 12, also die Antriebsseite, ist ein erster Torsionsschwingungsdämpfer 66 vorgesehen. Dieser umfasst eine mehrere Umfangsabstützbereiche bereitstellende Primärseite 68, im Wesentlichen bereitgestellt durch ein im Querschnitt teilkreisförmig gebogenes Blechbauteil. Die Primärseite 68 ist durch einen oder mehrere Nietbolzen oder dergleichen an die motorseitige Gehäuseschale 14 in einem dem Bodenbereich 32 des ersten Reibelemententrägers 28 axial gegenüberliegenden Bereich angebracht. Eine Sekundärseite 70 des ersten Torsionsschwingungsdämpfers weist ebenfalls eine Mehrzahl von Umfangsabstützbereichen auf, die so positioniert sind, dass sie zusammen mit entsprechenden Umfangsabstützbereichen der Primärseite 68 eine Umfangsabstützung der Dämpferfedern, im Allgemeinen Schraubendruckfedern, einer ersten Dämpferelementenanordnung 72 des ersten Torsionsschwingungsdämpfers 66 ermöglichen. Dabei übernimmt die Primärseite 68 in ihrer Formgebung im Wesentlichen die Funktionalität der allgemein bekannten Deckbleche oder Deckscheiben, während die Sekundärseite 70 die Funktionalität eines dazwischen eingreifenden Zentralscheibenelements übernimmt, so dass eine möglichst gleichmäßige Belastung der Endbereiche der Federn der Dämpferelementenanordnung 72 gewährleistet ist.
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Die Sekundärseite 70 ist an den Bodenbereich 32 des ersten Reibelemententrägers 28 beispielsweise durch eine Mehrzahl von daran integral angeformten Nietbolzen fest angebracht. Man erkennt, dass der erste Reibelemententräger 28 den ersten Torsionsschwingungsdämpfer 66 in radialer Richtung im Wesentlichen vollständig überlappt, d. h., der erste Torsionsschwingungsdämpfer 66 und der erste Reibelemententräger 28 enden nach radial außen hin näherungsweise auf dem gleichen radialen Niveau, so dass diesbezüglich eine radial kompakte Bauweise erlangt wird, obgleich das den ersten Reibelemententräger 28 radial außen noch umgebende Gehäuse 12 vorgesehen ist.
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Zur Drehmomentenankopplung an den Abtriebsbereich, also beispielsweise eine Getriebeeingangswelle, ist ein zweiter Torsionsschwingungsdämpfer 74 vorgesehen. Eine zwei Deckscheibenelemente 76, 78 umfassende Primärseite 80 desselben ist durch eine Mehrzahl von Nietbolzen oder dergleichen an einen ringartig sich erstreckenden Verbindungsbereich 82 des zweiten Reibelemententrägers 48 fest angebunden. Diese Nietbolzen 84 durchsetzen mit Umfangsbewegungsspiel ein Zentralscheibenelement 86 einer Sekundärseite 88 des zweiten Torsionsschwingungsdämpfers 74. Das Zentralscheibenelement 86 und die beiden Deckscheibenelemente 76, 78 bilden in ihrem radial äußeren Bereich wieder Umfangsabstützbereiche für die Dämpferfedern, allgemein wiederum Schraubendruckfedern, einer zweiten Dämpferelementenanordnung 90 des zweiten Torsionsschwingungsdämpfers 74.
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Das Zentralscheibenelement 86, also die Sekundärseite 88 des zweiten Torsionsschwingungsdämpfers 74 ist im radial inneren Bereich mit einem als Abtriebsnabe ausgebildeten Abtriebselement 92 beispielsweise durch Verschweißung fest verbunden. Dieses weist einen Innenverzahnungsbereich zur drehfesten Ankopplung an ein Abtriebsorgan, also beispielsweise eine Getriebeeingangswelle auf.
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Das Abtriebselement 92 ist axial über zwei Lagerungen 94, 96 an der Innenseite der Gehäuseschale 16 einerseits und der mit dem ersten Reibelemententräger 28 fest verbundenen Nabe 34 andererseits abgestützt, so dass insbesondere für den zweiten Torsionsschwingungsdämpfer 74 eine definierte axiale Positionierung im Gehäuse 12 einerseits und bezüglich des Kupplungsbereichs 26 andererseits vorgegeben ist.
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Man erkennt, dass der zweite Torsionsschwingungsdämpfer 74, insbesondere dessen zweite Dämpferelementenanordnung 90, im radialen Bereich der beiden Gruppen 44, 56 von Reibelementen positioniert ist. Die beiden Torsionsschwingungsdämpfer 66, 74 liegen somit näherungsweise im gleichen radialen Bereich wie die beiden Gruppen 44, 56 von Reibelementen und liegen bezüglich diesen an den beiden axialen Seiten.
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Bei den beiden Torsionsschwingungsdämpfern 66, 74 können als Dämpferfedern entweder gerade sich erstreckende Schraubenfedern oder auf den jeweiligen Krümmungsradius vorgekrümmte Schraubenfedern eingesetzt werden. Auch könnte selbstverständlich die radiale Positionierung variiert werden. Insbesondere könnte der erste Torsionsschwingungsdämpfer 66 weiter nach radial innen rücken, so dass er näherungsweise auf dem gleichen radialen Niveau liegt wie der Fluidraum 60. Ferner können für die beiden Torsionsschwingungsdämpfer 66, 74 Drehwinkelbegrenzungen durch mechanische Anschläge vorgesehen sein. Im Fall des zweiten Torsionsschwingungsdämpfers 74 können beispielsweise die Bolzen 84 diese Funktionalität übernehmen. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, diese hinsichtlich der Federsteifigkeit so auszugestalten, dass das zum Anschlag führende Anschlagsmoment bei etwa 140% des maximal zu übertragenden Motormoments liegt, so dass unter normalen Umständen nicht zu erwarten ist, dass der volle Drehwinkelbereich der Torsionsschwingungsdämpfer 66, 74 ausgenutzt wird.
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Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Anfahrkupplung 10 wird ein System erlangt, bei welchem der Kupplungsbereich 26 zwischen den beiden Torsionsschwingungsdämpfern 66, 74 im Wesentlichen entgegen der Wirkung der beiden Dämpferelementenanordnungen 72, 90 frei schwingend ist. Unter Berücksichtigung der antriebsseitigen Schwingungsmasse und der abtriebsseitigen Schwingungsmasse besteht hier also im Wesentlichen ein Dreimassenschwungungssystem, das sich hinsichtlich der Entkopplungsgüte als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
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Da weiterhin bei dem erfindungsgemäßen Aufbau das kolbenartig ausgebildete Anpresselement 58 im Wesentlichen in den ersten Reibelemententräger 28 integriert ist und in direkten Anlagekontakt mit einem Reibelement 42 gebracht wird, das ebenfalls drehfest mit dem ersten Reibelemententräger 28 ist, kann das Entstehen von Relativbewegungen, welche einerseits zu Verschleiß und andererseits zu einer Beeinträchtigung der Entkopplungsgüte führen können, vermieden werden.
