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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibkupplung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Eingangsglied und einem Ausgangsglied, wobei das Eingangsglied und das Ausgangsglied über ein nass laufendes Lamellenpaket verbunden sind, und mit einer Aktuatoranordnung, mittels der das Lamellenpaket zusammengedrückt werden kann, um ein Drehmoment von dem Eingangsglied zu dem Ausgangsglied zu übertragen, wobei die Aktuatoranordnung einen Aktuator und eine Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung aufweist, die den Aktuator mit dem Lamellenpaket verbindet, derart, dass die Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung auf einer Seite an dem Lamellenpaket angreift, und mit einem Druckelement ausgestattet ist, gegen das das Lamellenpaket gedrückt wird.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einer derartigen Reibkupplung.
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Reibkupplungen für Kraftfahrzeug-Antriebsstränge der genannten Art sind insbesondere als Anfahr- und Trennkupplungen verwendbar. Während manuelle Schaltgetriebe häufig mit einer trockenen Reibkupplung gekoppelt sind, werden nass laufende Reibkupplungen der oben genannten Art regelmäßig in automatisierten Getrieben verwendet, insbesondere in automatisierten Schaltgetrieben, in Doppelkupplungsgetrieben, in Wandler-Automatik-Getrieben, etc. Für die Betätigung solcher Reibkupplungen ist es bspw. bekannt, diese Reibkupplungen über eine hydraulische Drehdurchführung an einer gehäusefesten Nabe zu lagern. In diesem Fall sind die Aktuatoren durch sich mitdrehende Kolben definiert, die je nach Hydraulikfluidzufuhr über einen Einrücktopf oder dergleichen an dem Lamellenpaket angreifen.
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Es ist auch bekannt, den Aktuator gehäusefest zu lagern und in die Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung ein Axiallager zu integrieren. Der Aktuator wirkt dann auf einen Ring des Axiallagers. Der andere Ring ist dann häufig über einen Einrücktopf mit dem Lamellenpaket verbunden bzw. greift an diesem an.
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Der Aktuator kann hierbei hydraulischer oder elektromotorischer Art sein.
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Nachteilig ist bei dieser Art von Reibkupplungen generell, dass die Weg- oder Druckregelung des Aktuators relativ schwierig ist, da das Gesamtsystem relativ steif ist.
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Aus dem Dokument
EP 1 079 132 B1 ist eine nass laufende Lamellenkupplung bekannt, die eine erste und eine zweite Gruppe von Reibgliedern aufweist, wobei zwischen den zwei Gruppen eine Feder eingesetzt ist, um eine zweistufige Kupplungsverstärkung zu erzeugen.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Reibkupplungsanordnung sowie einen verbesserten Kraftfahrzeug-Antriebsstrang anzugeben, wobei insbesondere die Regelbarkeit der Reibkupplung verbessert sein soll.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Reibkupplung dadurch gelöst, dass die Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung und/oder das Druckelement eine Federeinrichtung aufweist.
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Während die Kupplungs-Kennlinie von Kraft über Weg im Stand der Technik ab dem Eingriffspunkt (Kiss-Punkt) einen relativ hohen Gradienten aufweist (relativ steil ist), kann durch das Bereitstellen einer Federeinrichtung in der Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung und/oder in dem Druckelement eine Kennlinie gerade in diesem Bereich erzeugt werden, die einen deutlich niedrigeren Gradienten aufweist. Insgesamt wird hierdurch ein weicheres Gesamtsystem erzeugt, so dass eine Weg- oder Druckregelung gerade in diesem Bereich feinfühlig erfolgen kann.
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Dies gilt insbesondere dann, wenn als Aktuator ein Elektromotor verwendet wird, obgleich der Aktuator auch als hydraulischer Aktuator (Zylinder) ausgebildet sein kann.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird folglich der Regelbereich vergrößert. Insgesamt wird ein weicheres System geschaffen, wobei der Eingriffspunkt der Reibkupplung besser einstellbar ist und die Kupplung und die Reibkupplung weicher ansprechen kann.
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Die Reibkupplung kann bspw. eine Kupplung einer Doppelkupplungsanordnung eines Doppelkupplungsgetriebes sein. Bevorzugt ist es ferner, wenn der Aktuator gehäusefest angeordnet ist, wobei die Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung ein Axiallager zur Übertragung der Aktuatorkraft auf ein sich mit der Lamellenkupplung mitdrehendes Betätigungselement aufweist.
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Das Druckelement kann ein mit dem Eingangsglied oder dem Ausgangsglied fest verbundenes Bauelement sein, wie bspw. eine Endlamelle. Das Druckelement kann jedoch auch durch einen Abschnitt des Eingangsgliedes oder des Ausgangsgliedes selber gebildet sein.
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Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Druckelement als Federeinrichtung ausgebildet.
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Bei dieser Ausführungsform kann das Druckelement eine Federeigenschaft besitzen, wodurch der Gradient der Kraft-Weg-Kennlinie insbesondere in dem relevanten Stellbereich niedriger ausgebildet wird.
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In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn das Druckelement als ein von dem Eingangsglied oder dem Ausgangsglied separat ausgebildetes Bauelement ausgebildet ist, das starr mit dem Eingangsglied oder dem Ausgangsglied verbunden ist.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist ein Einrückhebel der Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung als Federeinrichtung ausgebildet.
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Diese Ausführungsform kann alternativ oder zusätzlich zu jener Ausführungsform verwendet werden, bei der das Druckelement als Federeinrichtung ausgebildet ist.
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Auch bei dieser Ausführungsform wird erreicht, dass das Gesamtsystem insgesamt ”weicher” wird, so dass die Regelbarkeit erhöht wird.
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Der Einrückhebel kann dabei an einem Ende bspw. fest mit dem Eingangsglied oder dem Ausgangsglied verbunden sein, und kann entweder direkt von einem Aktuator oder über ein Axiallager und ggf. einen Einrücktopf mit der Aktuatorkraft beaufschlagt werden.
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Besonders bevorzugt ist es insgesamt, wenn die Federeinrichtung eine Federkonstante im Bereich von 1 × 105 bis 1 × 107 N/m aufweist, insbesondere im Bereich von 0,5 × 106 bis 5 × 106 N/m.
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Mit einer derartigen Federkonstante ist es möglich, die Federeinrichtung elastisch unter relativ hohen Kräften (bspw. bis zu 10 kN) über einen relativ großen Weg (von bspw. bis zu 10 mm) auszulenken. Hierdurch ergibt sich eine deutlich ”weichere” Kennlinie des Gesamtsystems, wodurch die Regelbarkeit verbessert wird.
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Die Federeinrichtung ist vorzugsweise als Tellerfeder ausgebildet.
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Eine solche Tellerfeder kann bspw. als Einrückhebel oder als Druckelement ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Tellerfeder eine Mehrzahl von radial vorstehenden Zinken auf, die im Längsschnitt gekröpft geformt sind.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung kann die elastische Verformung unter relativ hohen Kräften bei relativ großen Wegen auf konstruktiv einfache Weise realisiert werden.
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Insgesamt ist es ferner von Vorteil, wenn die Federeinrichtung als Ring ausgebildet ist, der mit seinem Innenumfang oder mit seinem Außenumfang mit einem Lamellenträger verbunden ist.
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Der Lamellenträger kann Teil des Eingangsgliedes oder des Ausgangsgliedes sein.
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Die Verbindung kann insbesondere in axialer Richtung (parallel zur Betätigungsrichtung des Lamellenpaketes) starr sein. Insbesondere kann die Verbindung auch in Umfangsrichtung starr sein, bspw. über eine Verzahnung.
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Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn die Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung einen Einrücktopf aufweist, der von dem Aktuator betätigt wird, und einen Einrückhebel aufweist, der an dem Lamellenpaket angreift und von dem Einrücktopf betätigt wird.
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Diese Ausführungsform ist insbesondere von Vorteil, wenn der Einrücktopf von einem gehäusefesten Aktuator über ein Axiallager mit der Aktuatorkraft beaufschlagt wird.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Längsschnittansicht durch einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einer Doppelkupplungsanordnung;
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2 eine Detailansicht einer alternativen Ausführungsform einer Reibkupplung für die Doppelkupplungsanordnung der 1;
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3 eine perspektivische Ansicht eines Druckringes für die Reibkupplung der 2;
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4 eine Längsschnittansicht des Druckringes der 3 im Detail; und
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5 eine axiale Draufsicht auf den Druckring der 3.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug-Antriebsstrang generell mit 10 bezeichnet.
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Der Antriebsstrang 10 weist einen Antriebsmotor 12 wie einen Verbrennungsmotor auf. Eine Kurbelwelle des Antriebsmotors 12 ist mit einer Kupplungsanordnung 14 verbunden, die als Doppelkupplungsanordnung ausgebildet und in einem Kupplungsgehäuse 16 angeordnet ist.
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Ein Ausgang der Kupplungsanordnung 14 ist mit einem Getriebe 18, insbesondere in Form eines Stufengetriebes, verbunden, wobei das Getriebe 18 in einem Getriebegehäuse 20 angeordnet ist.
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Ein Ausgang des Getriebes 18 ist mit einem Differenzial 22 verbunden, über das Antriebskraft auf angetriebene Räder 24L, 24R des Kraftfahrzeuges verteilt wird.
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Die Kupplungsanordnung 14 weist eine erste Reibkupplung 30 und eine zweite Reibkupplung 32 auf. Die Reibkupplungen 30, 32 sind als nass laufende Reibkupplungen in Form von Lamellenkupplungen ausgebildet. Die Reibkupplungen 30, 32 sind radial ineinander verschachtelt, könnten jedoch auch axial nebeneinander angeordnet sein.
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Die zwei Reibkupplungen 30, 32 weisen ein gemeinsames Eingangsglied auf, das mit der Kurbelwelle des Antriebsmotors 12 verbunden ist (ggf. über eine Schwungradanordnung).
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Die erste Reibkupplung 30 weist ein erstes Ausgangsglied 36 auf, das mit einer ersten Welle 38 verbunden ist. Die zweite Reibkupplung 32 weist ein zweites Ausgangsglied 40 auf, das mit einer zweiten Welle 42 verbunden ist.
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Die zweite Welle ist als Hohlwelle um die erste Welle 38 herum ausgebildet. Die zwei Wellen 38, 42 sind mit Getriebeeingangswellen des Getriebes 18 verbunden, das vorliegend als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist und zwei Teilgetriebe aufweist. Dabei ist eine Welle mit dem einen Teilgetriebe und die andere Welle mit dem anderen Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes verbunden.
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Eine erste Aktuatoranordnung 50 dient zur automatisierten Betätigung der ersten Reibkupplung 30. Eine zweite Aktuatoranordnung 52 dient zur automatisierten Betätigung der zweiten Reibkupplung 32.
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Die erste Aktuatoranordnung 50 weist einen ersten Aktuator 54 auf, der vorzugsweise gehäusefest angeordnet ist. In entsprechender Weise weist die zweite Aktuatoranordnung 52 einen zweiten Aktuator 56 auf, der ebenfalls vorzugsweise gehäusefest angeordnet ist. Die Aktuatoren 54, 56 können durch Hydraulikzylinder gebildet sein, sind jedoch vorzugsweise durch Elektromotoren (vorzugsweise kombiniert mit einem Rotations-Translations-Wandler) gebildet.
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Der erste Aktuator 54 ist über eine erste Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung 58 mit der ersten Reibkupplung 30 gekoppelt. In entsprechender Weise ist der zweite Aktuator 56 mit der zweiten Reibkupplung 32 über eine zweite Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung 60 gekoppelt.
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Die erste Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung 58 weist ein erstes Axiallager 62 auf. Die zweite Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung 60 weist ein zweites Axiallager 64 auf. Die Axiallager 62, 64 sind vorzugsweise als Wälzlager ausgebildet. Ein Ring der Axiallager ist jeweils mit dem zugeordneten Aktuator 54, 56 gekoppelt.
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Die erste Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung 58 weist ferner einen ersten Einrücktopf 66 auf, der mit einem Ring des ersten Axiallagers 62 gekoppelt ist. In entsprechender Weise weist die zweite Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung 60 einen zweiten Einrücktopf 68 auf, der mit einem Ring des zweiten Axiallagers 64 gekoppelt ist. Die Einrücktöpfe 66, 68 wirken bei dieser Ausführungsform nicht direkt auf die Reibkupplungen 30, 32. Vielmehr weist die erste Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung 58 einen ersten Einrückhebel 70 auf, und die zweite Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung 60 weist einen zweiten Einrückhebel 72 auf. Die erste Reibkupplung 30 weist ein erstes Lamellenpaket 74 auf, wobei einige Lamellen mit einem Außenlamellenträger drehfest verbunden sind, der mit dem Eingangsglied 34 verbunden ist. Ein zweiter Satz von Lamellen des ersten Lamellenpaketes 74 ist mit einem Innenlamellenträger drehfest verbunden, der mit dem ersten Ausgangsglied 36 verbunden ist. In entsprechender Weise weist die zweite Reibkupplung 32 ein zweites Lamellenpaket 76 auf. Eine erste Gruppe von Lamellen des zweiten Lamellenpaketes 76 ist mit einem Außenlamellenträger drehfest verbunden, der mit dem Eingangsglied 34 verbunden ist. Insbesondere ist der Außenlamellenträger des zweiten Lamellenpaketes 76 mit dem Außenlamellenträger des ersten Lamellenpaketes 74 drehfest verbunden, obgleich dies in 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellt ist.
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Eine zweite Gruppe von Lamellen des zweiten Lamellenpaketes 76 ist mit einem Innenlamellenträger drehfest verbunden, der mit dem zweiten Ausgangsglied 40 verbunden ist.
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Der erste Einrückhebel 70 ist drehfest mit dem Außenlamellenträger der ersten Reibkupplung 30 verbunden. Der zweite Einrückhebel 72 ist drehfest mit dem Außenlamellenträger der zweiten Reibkupplung 32 verbunden.
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Die Einrückhebel 70, 72 sind dabei gekröpft ausgebildet, so dass ein vorstehender mittlerer Abschnitt an dem jeweiligen Lamellenpaket 74, 76 anliegt, wobei ein radial freies Ende der jeweiligen Einrückhebel 70, 72 von den jeweiligen Einrücktöpfen 66, 68 axial beaufschlagbar ist.
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Die Einrückhebel 70, 72 bilden Federeinrichtungen, so dass die Aktuatorkraft nicht starr auf die jeweiligen Lamellenpakete 74, 76 übertragen wird, sondern über die elastisch verformbaren Einrückhebel 70, 72.
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An den axial gegenüberliegenden Enden der Lamellenpakete 74, 76 ist jeweils ein Druckring 78, 80 vorgesehen. Bei den Druckringen 78, 80 kann es sich um jeweilige Endlamellen der Lamellenpakete 74, 76 handeln. Die Endlamellen 78, 80 können sich dabei in axialer Richtung an dem Eingangsglied 34 abstützen.
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Durch die Maßnahme, in die Aktuatorkraft-Übertragungseinrichtung 58, 60 jeweils eine Federeinrichtung zu integrieren, kann das Gesamtsystem zum Betätigen der Reibkupplungen 30, 32 jeweils ”weicher” ausgestaltet werden, so dass die Regelbarkeit verbessert ist.
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Generell ist es auch möglich, die Einrücktöpfe 66, 68 direkt an den Lamellenpaketen 74, 76 angreifen zu lassen, wobei die Einrücktöpfe 66, 68 in diesem Fall selbst elastisch verformbar sind.
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In 2 ist eine alternative Ausführungsform der ersten Reibkupplung gezeigt und generell mit 30 bezeichnet. Die in 2 gezeigte Reibkupplung 30' entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Reibkupplung 30 der 1. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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Ferner kann auch die zweite Reibkupplung 32 der 1 in einer entsprechenden Weise ausgebildet sein wie die in 2 gezeigte Reibkupplung 30'.
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Bei dieser Ausführungsform greift der Einrücktopf 66 direkt an dem Lamellenpaket 74 an. Auf der axial gegenüberliegenden Seite ist ein erster Druckring 78' ausgebildet, der als Federeinrichtung ausgebildet ist. Der Druckring 78' ist dabei in ähnlicher Weise wie die Einrückhebel 70, 72 der 1 gekröpft ausgebildet und greift elastisch an dem Lamellenpaket 74 an. Der Druckring 78' ist dabei drehfest mit dem Außenlamellenträger verbunden, der mit dem Eingangsglied 34 verbunden ist.
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Die Ausführungsform der 2 kann alternativ oder zusätzlich zu der Ausführungsform der 1 verwendet werden. Mit anderen Worten ist es möglich, dass eine Reibkupplung auf der einen Seite über einen elastisch verformbaren Einrückhebel betätigt wird und gleichzeitig auf der axial anderen Seite sich an einem elastisch verformbaren Druckring 78' abstützt.
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In den 3 bis 5 ist ein solcher Druckring 78' gezeigt, der als Federeinrichtung in Form einer Tellerfeder ausgebildet ist. Die Einrückhebel 70, 72 können in entsprechender Weise ausgestaltet sein.
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Der Druckring 78' der 3 bis 5 weist einen Ringabschnitt 82 auf, an dessen Außenumfang eine Außenverzahnung 86 ausgebildet ist, über die der Druckring 78' mit einem Lamellenträger verbindbar ist.
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Von dem Ringabschnitt 82 erstrecken sich in radialer Richtung nach innen eine Vielzahl von Zinken 84, die jeweils zu ihrem freien Ende hin konisch zulaufend ausgebildet sind. Die Anzahl der Zinken 84 kann bspw. größer sein als 20.
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Die Zinken 84 sind jeweils gekröpft ausgebildet, derart, dass sie in axialer Richtung elastisch verformbar sind.
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Alternativ hierzu kann ein Druckring auch so ausgestaltet sein, dass ein Ringabschnitt 82 eine Innenverzahnung aufweist, so dass er drehfest mit einem Innenlamellenträger verbindbar ist. In diesem Fall stehen die Zinken 84 radial nach außen vor.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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