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Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplungseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Konfigurationen von Doppelkupplungseinrichtungen bekannt, die jedoch häufig den Nachteil aufweisen, dass sie axial sehr viel Raumbedarf aufweisen. Aufgrund der Zwänge in der Automobilindustrie müssen kleinere Bauweisen einer Doppelkupplungseinrichtung jedoch zugleich kostengünstig sein. Auch müssen Doppelkupplungseinrichtungen eine lange Lebensdauer aufweisen und im Betrieb sicher funktionieren und eine Beschädigung von umliegenden Bauteilen sowie von zum Beispiel Fahrzeuginsassen unbedingt vermeiden.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplungseinrichtung, welche zumindest die folgenden Komponenten umfasst:
- – ein Kupplungsgehäuse zur Nassraumtrennung;
- – eine erste Kupplungsbaugruppe mit einem ersten Kupplungseingang und einem mit diesem über eine erste Reibeinrichtung in Eingriff bringbaren und mit einer ersten Getriebeeingangswelle verbindbaren ersten Kupplungsausgang;
- – eine zweite Kupplungsbaugruppe mit einem zweiten Kupplungseingang und einem über diesem über eine zweite Reibeinrichtung in Reibeingriff bringbaren und mit einer zweiten Getriebeeingangswelle verbindbaren zweiten Kupplungsausgang;
wobei dem Kupplungsgehäuse zur Nassraumtrennung eine Dichteinrichtung zugeordnet ist und wobei eine Betätigungskraftabstützeinrichtung vorgesehen ist, die den ersten Kupplungseingang und/oder den zweiten Kupplungseingang gegen das Kupplungsgehäuse abstützt, wobei die Dichteinrichtung und die Betätigungskraftabstützeinrichtung radial versetzt zueinander angeordnet sind.
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Die Doppelkupplungseinrichtung ist dafür vorgesehen, ein Drehmoment von einer Eingangsseite zu einer Ausgangsseite, und bevorzugt auch umgekehrt, zu übertragen. Hierzu weist ein Doppelkupplungseinrichtung zwei Schaltelemente auf, die bevorzugt versetzt zueinander schaltbar sind, so dass ein Drehmoment (nahezu) ohne Unterbrechung auf zumindest eine von zwei Ausgangswellen übertragbar ist. Besonders bevorzugt wird eine solche Doppelkupplungseinrichtung bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, wobei die Ausgangswellen Getriebeeingangswellen sind. Wegen der hohen Dichte an reibschlüssig drehmomentübertragenden Elementen ist die Wärme, die im Inneren der Doppelkupplungseinrichtung entsteht sehr hoch. Diese muss aufwendig abgeführt werden. Hierzu ist ein Kupplungsgehäuse vorgesehen, welches einen Nassraum umgibt, das heißt einen Raum umgibt, in dem eine Kühlflüssigkeit eingespritzt wird oder ein Kühlbad bildet. Das Kupplungsgehäuse schließt den Nassraum im Wesentlichen ab.
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Es sind zwei Kupplungsbaugruppen vorgesehen, die funktionsidentische Bauteile aufweist, nämlich einen jeweiligen Kupplungseingang und eine jeweilige Reibeinrichtung, die jeweils über einen jeweiligen Kupplungsausgang, und eventuell weiteren Zwischenbauteilen, mit einer Getriebeeingangswelle in Reibeingriff bringbar ist.
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Beispielsweise ist der Kupplungseingang als Kupplungskorb ausgebildet, indem eine Mehrzahl von Reibplatten eingehängt sind, die drehmomentfest mit einer Abtriebswelle verbunden sind. Auf der Gegenseite ist am Kupplungsausgang entsprechend ein Lamellenkorb vorgesehen, welcher die korrespondierenden Reiblamellen für die Reibplatten enthält. Dieser Lamellenkorb bildet den Kupplungsausgang und ist mittelbar oder unmittelbar mit einer Getriebeeingangswelle verbindbar. Um weitere Bauteile der Doppelkupplungseinrichtung und vor allem weitere umliegende Bauteile vor der Kühlflüssigkeit zu schützen und um die Kühlflüssigkeit im Kupplungsgehäuse zu halten, ist dem Kupplungsgehäuse eine Dichteinrichtung zugeordnet. Eine solche Dichteinrichtung ist beispielsweise ein rotatorischer Dichtring, welcher durch die Kühlflüssigkeit spreizbar ist und so mit einer Dichtlippe gegen eine Lauffläche gedrückt wird. Damit kann die Kühlflüssigkeit in zuverlässiger Weise zurückgehalten werden.
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Die Reibeinrichtungen müssen jeweils mit einer axialen Kraft verpresst werden, um so einen Drehmoment übertragen zu können. Dafür ist eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, die eine axiale Kraft auf die Reibeinrichtungen ausüben kann. Als Antagonisten müssen die Kupplungseingänge mit einer Betätigungskraftabstützeinrichtung versehen werden, welche beispielsweise durch ein Kugellager, bevorzugt durch ein Schrägkugellager verwirklicht wird. Besonders vorteilhafterweise werden die Betätigungsabstützeinrichtung und die Dichteinrichtung radial versetzt zueinander angeordnet, so dass sie im Querschnitt betrachtet übereinander angeordnet sind. Das heißt, durch die Stapelung der beiden Einrichtungen ist es möglich, axialen Bauraum zu gewinnen, weil die beiden Elemente nicht hintereinander angeordnet werden müssen. Zugleich ist diese konstruktive Maßnahme kostengünstig in der Umsetzung in einer ansonsten konventionell eingerichteten Doppelkupplungseinrichtung und beeinträchtigt nicht die Sicherheit und Lebensdauer der Doppelkupplungseinrichtung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplungseinrichtung überlappen sich die Dichteinrichtung und die Betätigungskraftabstützeinrichtung axial.
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Indem sich die Dichteinrichtung und die Betätigungskraftabstützeinrichtung axial überlappen, und insbesondere übereinander angeordnet sind wird weiterer axialer Bauraum erreicht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplungseinrichtung ist die Betätigungskraftabstützeinrichtung radial außerhalb der Dichteinrichtung angeordnet.
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Bei dieser Anordnung wird erreicht, dass die Betätigungskraftabstützeinrichtung innerhalb des Nassraums angeordnet ist und somit durch die Kühlflüssigkeit geschmiert werden kann. Hierdurch kann die Lebensdauer der Doppelkupplungseinrichtung verlängert werden, weil die Schmierung regelmäßig mit der stetig abzuführenden Kühlflüssigkeit ausgetauscht wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplungseinrichtung weist die Dichteinrichtung eine Lauffläche auf, die einstückig mit einer lösbaren Verbindung gebildet ist oder von der lösbaren Verbindung radial nach außen beabstandet ist.
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Die Dichteinrichtung weist zumindest eine Dichtlippe auf, die mit einer Lauffläche zusammenarbeitet, indem sie auf der Lauffläche vorgespannt aufliegt und somit eine Dichtung des Nassraums bewirkt. Hierbei ist es in einer ersten Variante vorteilhaft, die Lauffläche einstückig mit einer lösbaren Verbindung zu bilden, also zum Beispiel mit der Abtriebswelle einer Antriebseinheit oder mit einer Antriebsnabe, welche mit einer Abtriebswelle verbindbar ist. Mit einer lösbaren Verbindung ist hier eine zerstörungsfrei lösbare mechanische Anbindung gemeint. Bei dieser Ausführungsform kann ein vorhandenes Bauteil integral genutzt werden, wobei die Lauffläche bevorzugt auf einem Wellenabsatz mit einer speziell eingerichteten Oberflächentoleranz gebildet ist. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Lauffläche radial nach außen von der lösbaren Verbindung beabstandet, und bevorzugt als von der lösbaren Verbindung getrenntes Element ausgeführt. Bei dieser Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, dass der Anschluss der lösbaren Verbindung, zum Beispiel eine Antriebsnabe, weiter in den Bereich der Doppelkupplungseinrichtung hineinversetzt werden kann und somit weiterer axialer Bauraum gewonnen wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplungseinrichtung ist der erste Kupplungseingang und/oder der zweite Kupplungseingang mittelbar oder unmittelbar über eine lösbare Verbindung, bevorzugt als Verzahnung ausgebildet ist, mit einem Antriebseinheit verbindbar.
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Mit der lösbaren Verbindung ist die Doppelkupplungseinrichtung besonders einfach in ein Antriebssystem aus Antriebseinheit, Kupplung, eventuell Schaltgetriebe und Antriebsstrang integrierbar und montierbar und zugleich im Schadensfall auswechselbar. Besonders über eine Nabe mit, bevorzugt umlaufender, Verzahnung kann ein Drehmoment sicher übertragen werden, ohne dass eine nicht zerstörungsfrei lösbare Verbindung verwendet werden muss. Bevorzugt ist einer der Kupplungseingänge unmittelbar mit der lösbaren Verbindung verbunden und der jeweils andere Kupplungseingang über den anderen Kupplungseingang mit der lösbaren Verbindung verbunden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplungseinrichtung sind die lösbare Verbindung und die Dichteinrichtung und/oder Betätigungskraftabstützeinrichtung radial versetzt zueinander angeordnet und die lösbare Verbindung radial innerhalb der Dichteinrichtung und/oder Betätigungskraftabstützeinrichtung angeordnet, und überlappen sich vorzugsweise einander axial.
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Bei dieser Anordnung ist der axiale Bauraumgewinn sehr groß, weil hier sowohl die Betätigungskraftabstützeinrichtung als auch die Dichteinrichtung und die lösbare Verbindung radial versetzt zueinander angeordnet werden können und sich bevorzugt axial überlappen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplungseinrichtung ist der erste Kupplungseingang oder der zweite Kupplungseingang allein über dem jeweils anderen Kupplungseingang mittels eines Zwischenelements mit einem Antriebsbauteil drehmomentübertragend verbunden.
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Mittels dieses Zwischenelementes erübrigt sich eine weitere Anbindung des weiteren Kupplungseingangs mit der Eingangswelle. Hierdurch erübrigt sich ein aufwendiger Anschluss, der zudem axialen Bauraum benötigt und unter Umständen durch eine notwendige Verschachtelung ebenfalls radialen Bauraum benötigt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplungseinrichtung bildet das Zwischenelement zugleich eine Federabstützung für ein erstes Betätigungselement und/oder ein zweites Betätigungselement für die erste Kupplungsbaugruppe beziehungsweise für die zweite Kupplungsbaugruppe.
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Durch den integralen Aufbau der Abstützung für zumindest eines der Betätigungselemente für die Kupplungsbaugruppen in dem Zwischenelement wird weiterhin axialer Bauraum gewonnen, weil hier nicht für eine weitere aufwändige Abstützung gesorgt werden muss. Zudem ist der technische Aufwand der Integrierung gering und die Gewichtszunahme ebenfalls gering. Das Zwischenelement muss lediglich zum Zentrum hin verlängert werden, wobei die Verlängerung eine geringere Rotationsgeschwindigkeit hat und somit auch wenig zur Massenträgheit der Doppelkupplungseinrichtung beiträgt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplungseinrichtung erstreckt das Zwischenelement bis in ein Rotationszentrum der Doppelkupplungseinrichtung und ist an dem ersten Getriebeeingang oder zweiten Getriebeeingang oder einem mit einem der Getriebeeingänge verbindbaren Zwischenglied zumindest axial gelagert.
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Durch die Erstreckung des Zwischenelementes bis hin zum Rotationszentrum und die zumindest axiale Lagerung ist eine Stabilisierung des Zwischenelements und der Kupplungsbaugruppen insgesamt erreicht. Besonders vorteilhaft ist dabei wenn das Zwischenelement ebenfalls radial gelagert ist, so dass die Betätigungskraft des ersten und zweiten Betätigungselements gegebenenfalls aufgenommen werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine Doppelkupplungseinrichtung gemäß der obigen Beschreibung aufweist.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder ein 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.
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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. Gerade Doppelkupplungseinrichtungen sind aber aufgrund der doppelten Anzahl an Reibelementen und die zusätzliche Abwärme häufig größer als konventionelle Einfachkupplungen. Die oben beschriebene Doppelkupplungseinrichtung erlaubt hingegen einen axial sehr kurzen Aufbau, ohne übermäßigen radialen Bauraum zu benötigen. Zugleich ist die Anordnung kostengünstig in ein bestehendes Konzept einer Doppelkupplungseinrichtung integrierbar.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht, Leistung eingeordnet, 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 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.
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Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
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1: einen Querschnitt eines Ausschnitts eines ersten Beispiels einer Doppelkupplungseinrichtung;
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2: einen Querschnitt eines Ausschnitts einer Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels einer Doppelkupplungseinrichtung; und
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3: ein Kraftfahrzeug mit einer Doppelkupplungseinrichtung.
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1 zeigt einen Querschnitt eines Ausschnitts eines ersten Beispiels einer Doppelkupplungseinrichtung 10. Die Doppelkupplungseinrichtung 10 ist nasslaufend ausgeführt, wozu diese von einem Kupplungsgehäuse 62 zur Nassraumtrennung umschlossen ist, so dass ein Fluid im Inneren des Kupplungsgehäuses 62 aufgenommen werden kann. Die Elemente der Doppelkupplungseinrichtung 10 sind um ein Rotationszentrum 70 rotierbar.
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Die Doppelkupplungseinrichtung 10 umfasst eine erste Kupplungsbaugruppe 20. Diese umfasst einen ersten Kupplungseingang 22, speziell in Form eines Außenlamellenträgers, der über eine erste Reibeinrichtung 24 in Reibeingriff mit einem ersten Kupplungsausgang 28 gebracht werden kann. Der erste Kupplungsausgang 28 ist speziell als Innenlamellenträger ausgebildet und mit einer ersten Getriebeeingangswelle 26 verbindbar.
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Weiterhin umfasst die Doppelkupplungseinrichtung 10 eine zweite Kupplungsbaugruppe 30. Diese umfasst einen zweiten Kupplungseingang 32, speziell in Form eines Außenlamellenträgers, der über eine zweite Reibeinrichtung 34 in Reibeingriff mit einem zweiten Kupplungsausgang 38 gebracht werden kann. Der zweite Kupplungsausgang 38 ist speziell als Innenlamellenträger ausgebildet und, hier über ein Zwischenglied 46, mit einer zweiten Getriebeeingangswelle 36 verbindbar. Die erste Kupplungsbaugruppe 20 ist radial benachbart zu der zweiten Kupplungsbaugruppe 30, speziell radial außerhalb der zweiten Kupplungsbaugruppe 30, angeordnet. Vorzugsweise sind die erste Kupplungsbaugruppe 20 und die zweite Kupplungsbaugruppe 30 axial überlappend angeordnet. Der erste Kupplungseingang 22 ist mit dem zweiten Kupplungseingang 32 drehfest, speziell über eine Zwischenelement 39, verbunden. Das Zwischenelement 39 ist an dem zweiten Kupplungsausgang 38 gelagert aufgenommen und dient zugleich der Abstützung einer Rückstellkraft eines Federelements 52.
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Die erste Kupplungsbaugruppe 20 wird über eine ein erstes Betätigungselement 40 aufweisende erste Betätigungseinrichtung 42 betätigt, das durch das Zwischenelement 39 axial durchgreift. Die Kraftbeaufschlagung des ersten Betätigungselements 40 erfolgt durch ein Federelement 44, das insbesondere als Tellerfeder ausgebildet ist und zwischen dem ersten Betätigungselement 40 und dem Zwischenelement 39 verspannt ist.
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Die zweite Kupplungsbaugruppe 30 wird durch eine ein zweites Betätigungselement 50 aufweisende zweite Betätigungseinrichtung 48 betätigt. Die Rückstellung des zweiten Betätigungselements 50 erfolgt über das Federelement 52, speziell ausgebildet als zwischen dem zweiten Betätigungselement 50 und dem Zwischenelement 39 eingespannten Druckfeder.
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Antriebsseitig ist der erste Kupplungseingang 22 mit einer Antriebsnabe 54 einteilig ausgeführt oder verbunden. Die Antriebsnabe kann über eine lösbare Verbindung 58, hier als Verzahnung ausgebildet, mit einem Antriebsbauteil, beispielsweise einem Torsionsschwingungsdämpfer drehfest verbunden werden.
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Radial außerhalb der Antriebsnabe 54 auf einem einstückig mit der Antriebsnabe 54 gebildeten Wellenabsatz, der eine Lauffläche 72 bildet, ist ein Dichtelement 56 zur Nassraumtrennung zwischen dem Kupplungsgehäuseteil 62 und der Antriebsnabe 54 angeordnet. Radial außerhalb des Dichtelements 56 ist eine Betätigungskraftabstützeinrichtung 60, speziell als Lagerelement ausgebildet, vorzugsweise zwischen dem Kupplungsgehäuse 62 und dem ersten Kupplungseingang 22, angeordnet.
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Dabei sind das Dichtelement 56 und die Betätigungskraftabstützeinrichtung 60 radial versetzt zueinander und axial überlappend angeordnet.
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In 2 ist ein Querschnitt eines Ausschnitts eines zweiten Beispiels einer Doppelkupplungseinrichtung 10 dargestellt. Hier ist die lösbare Verbindung 58 radial versetzt zu dem Dichtelement 56 und der Betätigungskraftabstützeinrichtung 60, aber auch noch alle diese Elemente jeweils axial überlappend angeordnet. Dazu weist die Doppelkupplungseinrichtung 10 ein zusätzliches Bauteil auf, welches die Lauffläche 72 für das Dichtelement 56 bildet.
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In 3 ist ein Kraftfahrzeug 80 mit einer Antriebseinheit 81 gezeigt, welche mit ihrer Motorachse 86 quer zur Längsachse 85 vor der Fahrerkabine 84 angeordnet ist. Die Antriebseinheit 81 ist hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, welche über eine Abtriebswelle 82 mittels einer Doppelkupplungseinrichtung 10 mit einem hier rein schematisch dargestellten Antriebsstrang 83 verbunden ist.
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Mit der hier vorgeschlagenen Doppelkupplungseinrichtung ist ein axial sehr kurzer Aufbau möglich, ohne übermäßigen radialen Bauraum zu benötigen. Zugleich ist die Anordnung kostengünstig in ein bestehendes Konzept einer Doppelkupplungseinrichtung integrierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Doppelkupplungseinrichtung 10
- 20
- erste Kupplungsbaugruppe
- 22
- erster Kupplungseingang
- 24
- erste Reibeinrichtung
- 26
- erste Getriebeeingangswelle
- 28
- erster Kupplungsausgang
- 30
- zweite Kupplungsbaugruppe
- 32
- zweiter Kupplungseingang
- 34
- zweite Reibeinrichtung
- 36
- zweite Getriebeeingangswelle
- 38
- zweiter Kupplungsausgang
- 39
- Zwischenelement
- 40
- erstes Betätigungselement
- 42
- erste Betätigungseinrichtung
- 44
- erstes Federelement
- 46
- Zwischenglied
- 48
- zweite Betätigungseinrichtung
- 50
- zweites Betätigungselement
- 52
- zweites Federelement
- 54
- Antriebsnabe
- 56
- Dichtelement
- 58
- lösbare Verbindung
- 60
- Betätigungskraftabstützeinrichtung
- 62
- Kupplungsgehäuse
- 70
- Rotationszentrum
- 72
- Lauffläche
- 80
- Kraftfahrzeug
- 81
- Antriebseinheit
- 82
- Abtriebswelle
- 83
- Antriebsstrang
- 84
- Fahrerkabine
- 85
- Längsachse
- 86
- Motorachse
