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Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung, umfassend zwei Teilkupplungen, die antriebsseitig ein gemeinsames Drehmomenteingangsglied aufweisen und das Drehmoment abtriebsseitig auf zwei separate Ausgangsglieder übertragen, und die jeweils einen Außenlamellen aufweisenden Außenlamellenträger und einen Innenlamellen aufweisenden Innenlamellenträger sowie ein axial bewegbares Betätigungselement, über das das jeweilige aus den Außen-und den Innenlamellen gebildete Lamellenpaket zusammendrückbar ist, umfassen.
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Solche Kupplungseinrichtungen umfassend zwei Teilkupplungen werden üblicherweise auch Doppelkupplungen genannt. Beide Teilkupplungen weisen jeweils einen Außenlamellenträger und einen Innenlamellenträger auf, deren Außen- und Innenlamellen ein über jeweils ein axial bewegbares Betätigungselement zusammendrückbares Lamellenpaket bilden. Die beiden Außenlamellenträger sind z. B. antriebsseitig mit einem gemeinsamen Antriebsglied, beispielsweise einer Motorabtriebswelle, gekoppelt. Die Innenlamellen sind in diesem Fall jeweils mit einem separaten Abtriebsglied gekoppelt, beispielsweise einer entsprechenden Welle oder Nabe, die zu einem nachgeschalteten Getriebe führt. Durch Zusammendrücken des einen oder anderen Lamellenpakets kann das eine oder andere Ausgangs- oder Abtriebsglied mit dem Eingangs- oder Antriebsglied gekoppelt werden, so dass entsprechende Getrieberadsätze respektive Getrieberäder in Antriebsverbindung mit der vorgeschalteten Brennkraftmaschine gebracht werden können. Der Aufbau und die Funktion einer solchen Kupplungseinrichtung ist hinlänglich bekannt.
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Zur Betätigung der Lamellenpakete ist jeweils ein axial bewegbares Betätigungselement, beispielsweise in Form eines Drucktopfes, vorgesehen. Diese Betätigungselemente respektive Drucktöpfe sind jeweils antriebsseitig mit dem Antriebsglied gekoppelt, rotieren also mit dem Außenlamellenträger respektive liegen auf deren Drehzahlniveau. Hierzu sind die Betätigungselemente respektive Drucktöpfe in geeigneter Weise mechanisch z. B. mit dem mit dem Antriebsglied gekoppelten Außenlamellenträgern zu verbinden, was beispielsweise über entsprechende Verbindungsringe oder dergleichen erfolgt, die einerseits am jeweiligen Außenring angeordnet sind und andererseits mit dem jeweiligen Betätigungselement respektive Drucktopf gekoppelt ist, so dass die Rotation der Außenlamellenträger über den Verbindungsring auf das Betätigungselement übertragen wird. Dabei ist es bei radial aufgebauten Kupplungseinrichtungen, bei denen also die eine Teilkupplung radial innerhalb der anderen Teilkupplung liegt, denkbar, dass über einen gemeinsamen Verbindungsring mehrere Komponenten gekoppelt sind. So kann der Verbindungsring beispielsweise am radial außen liegenden Außenlamellenträger angeordnet sein, der direkt mit dem Antriebsglied gekoppelt ist. Der radial innen liegende Außenlamellenträger kann mit dem Verbindungsring verbunden sein, so dass dieser radial innenliegende Außenlamellenträger über den Verbindungsring mitgenommen wird. Am Verbindungsring können weiterhin die beiden Betätigungselemente beider Teilkupplungen angeordnet sein, dass dieser ein gemeinsames Koppelelement bildet.
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Antriebsseitig sind noch entsprechende Federmittel vorgesehen, die dem Lüften des jeweiligen Lamellenpakets dienen, wenn das Betätigungselement, also der jeweilige Drucktopf wieder entlastet wird. Das Betätigungselement respektive der Drucktopf ist gegen ein solches Federmittel zum Zusammendrücken des Lamellenpakets zu bewegen, so dass dieses gespannt wird. Das heißt, dass das Federmittel ebenfalls antriebsseitig vorzusehen ist und einerseits am Betätigungselement respektive dem Drucktopf, andererseits am Lamellenträger oder dem Verbindungsring oder Ähnliches abzustützen ist, mithin also an entsprechenden Elementen, die ebenfalls auf demselben Drehzahlniveau liegen.
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Der Aufbau einer solchen Kupplungseinrichtung ist im Hinblick auf die Vielzahl der antriebsseitig eingebundenen Bauteile aufwendig, insbesondere sind antriebsseitig große rotierende Massen gegeben.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Kupplungseinrichtung anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Kupplungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Betätigungselement wenigstens einer Teilkupplung abtriebsseitig drehbar angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist das Betätigungselement zumindest einer Teilkupplung dem Abtrieb zugeordnet, was dazu führt, dass es zwangsläufig nicht mehr zu der antriebsseitig zu bewegenden Masse beiträgt und insbesondere, wenn die Teilkupplung nicht betätigt ist, nicht auf Drehzahl liegt. Es wird erst auf Drehzahl gebracht, wenn es betätigt wird und das Lamellenpaket zusammendrückt, wobei in diesem Fall das Betätigungselement krafteinleitend gegen eine endständige Innenlamelle, die ebenfalls nicht auf Drehzahl ist, drückt, so dass über das Lamellenpaket mit zunehmenden Zusammendrücken der Reibschluss einsetzt und der Abtrieb auf Drehzahl gebracht wird.
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Dadurch, dass das Betätigungselement nicht mehr antriebsseitig z. B. mit einem zugeordneten Außenlamellenträger oder einem zugeordneten Verbindungsring oder dergleichen zu koppeln ist, vermindert sich der entsprechende konstruktive Aufwand. Auch kann die Teilkupplung insgesamt axial gesehen etwas kürzer ausgeführt werden, sie braucht also weniger Bauraum in axialer Richtung, so dass die Kupplungseinrichtung kompakter aufgebaut werden kann. Darüber hinaus kann auch das Federmittel, das zum Lüften des komprimierten Lamellenpakets dient, abtriebsseitig angeordnet werden, auch dieses trägt nicht mehr zur antriebsseitig zu bewegenden Gesamtmasse bei, was ebenfalls vorteilhaft ist.
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Die Außenlamellenträger können eingangs- oder antriebsseitig vorgesehen sein, also mit dem gemeinsamen Eingangs- oder Antriebsglied gekoppelt sein, während die Innenlamellenträger jeweils mit einem Ausgangs- oder Abtriebsglied gekoppelt sind. Alternativ kann die Kopplung auch umgekehrt sein, das heißt, dass der Drehmomenteingang gemeinsam über die Innenlamellenträger und der Drehmomentausgang über die Außenlamellenträger auf die separaten Ausgangsglieder erfolgt.
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Das Druckelement selbst ist bevorzugt ein Drucktopf. Auch das Betätigungselement der anderen Teilkupplung, das nach wie vor antriebsseitig eingebunden ist, kann ein solcher Drucktopf sein.
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Bevorzugt liegen die beiden Teilkupplungen radial ineinander, wobei das Betätigungselement der radial innenliegenden Teilkupplung abtriebsseitig drehbar angeordnet ist. Insbesondere bei einem solchen radialen Kupplungsaufbau lässt sich der axiale Bauraum, der für die innenliegende Teilkupplung benötigt wird, verringern.
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Wie beschrieben besteht aufgrund der abtriebsseitigen Anbindung des Betätigungselements, insbesondere des Drucktopfs, die Möglichkeit, auch das dem Lüften des Lamellenpakets dienende Federmittel abtriebsseitig vorzusehen. Bevorzugt kann dieses Federmittel nun zwischen dem Betätigungselement und dem Innenlamellenträger der Teilkupplung angeordnet werden. Bei dieser Anordnung wird es bei einer axialen Bewegung des Betätigungselements zum Zusammendrücken des Lamellenpakets ebenfalls entsprechend komprimiert. Es stützt sich folglich am Betätigungselement sowie am Innenlamellenträger ab. Da beide axial gesehen eng beieinanderliegen, besteht die Möglichkeit, das Federmittel relativ klein auszuführen.
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Das Federmittel selbst kann in Form wenigstens einer Tellerfeder, wenigstens einer Blattfeder oder in Form mehrerer Schraubenfedern, die um den Umfang verteilt angeordnet sind, realisiert sein.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung der Integration des Federmittels zwischen das Betätigungselement, also dem Drucktopf und dem Innenlamellenträger bei einer radial aufgebauten Kupplungseinrichtung sieht vor, dass beide Innenlamellenträger gemeinsam nur über das Federmittel axial verspannt sind. Üblicherweise ist bei derartigen Doppelkupplungen ein zusätzliches Federmittel in Form beispielsweise einer Schraubenfeder vorgesehen, die die beiden Innenlamellenträger axial auf den Abtriebsgliedern verspannt respektive in eine axial definierte Position verspannt. Auf ein solches zusätzliches Federmittel kann nun verzichtet werden, nachdem das Federmittel, das zwischen dem einen Innenlamellenträger und dem Betätigungselement angeordnet ist, diese Funktion übernehmen kann. Das Betätigungselement, also beispielsweise der Drucktopf, ist, wenn die Teilkupplung geöffnet ist, in einer axialen Endposition, das heißt, dass das Federmittel definiert axial abgestützt ist. Auch der über das Federmittel gekoppelte Innenlamellenträger wird hierüber in eine definierte axiale Position gedrückt, also gegen einen geeigneten Anschlag in Form eines Nadellagers oder Ähnliches, das am anderen Innenlamellenträger angeordnet ist, der seinerseits an einem Wälzlager abgestützt ist oder Ähnliches. Das heißt, dass aufgrund einer mechanischen Kopplung der beiden Innenlamellenträger beide axial gesehen in eine definierte Axialposition über das eine gemeinsame Federmittel, dessen eigentliche Funktion das Lüften des Lamellenpakets ist, gespannt werden können.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das abtriebsseitig drehbar angeordnete Betätigungselement gegen eine am Innenlamellenträger angeordnete, gegen eine als Reiblamelle ausgeführte Innenlamelle drückbare Zusatzlamelle oder gegen eine nur einseitig mit einem Reibbelag versehene Innenlamelle bewegbar ist. Wie beschrieben wirkt aufgrund der abtriebsseitigen Integration des Betätigungselements, also des Drucktopfs, dieses oder dieser gegen eine endständige Lamelle des Innenlamellenträgers. Die endständige Lamelle kann eine Zusatzlamelle sein, beispielsweise eine einfache Stahllamelle, die sodann gegen die nächstfolgende Reiblamelle, die beidseits mit Reibbelägen versehen ist, gedrückt wird. Alternativ kann auch als endständige Lamelle eine nur einseitig mit einem Reibbelag versehene Reiblamelle verwendet werden, gegen die das Betätigungselement respektive der Drucktopf drückt. Wird eine solche Lamelle verwendet, so kann auf eine Zusatzlamelle verzichtet werden, was der Verringerung auch der abtriebsseitigen Gesamtmasse zuträglich ist.
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Bei der Kupplungseinrichtung selbst handelt es sich bevorzugt um eine nasse Kupplungseinrichtung. Dies kann eine axial aufgebaute Doppelkupplung oder eine radial aufgebaute Doppelkupplung sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer Kupplungseinrichtung einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, und
- 2 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung 1, umfassend zwei radial ineinander liegende Teilkupplungen 2, 3, wobei die Teilkupplung 2 üblicherweise K1 und die Teilkupplung 3 üblicherweise K2 genannt wird.
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Die Teilkupplung 2 umfasst einen Außenlamellenträger 4 mit daran angeordneten Außenlamellen 5, üblicherweise Stahllamellen. Der Außenlamellenträger 4 ist im gezeigten Beispiel an einem Antriebsglied 6, beispielsweise eine Motorabtriebswelle, angeordnet, wird also aktiv beispielsweise über die Brennkraftmaschine angetrieben.
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Des Weiteren umfasst die Teilkupplung 2 einen Innenlamellenträger 7, an dem eine Mehrzahl an Innenlamellen 8, üblicherweise beidseits mit einem Reibbelag versehene Reiblamellen, angeordnet sind. Der Innenlamellenträger 7 ist im gezeigten Beispiel mit einem Abtriebsglied 9 verbunden, beispielsweise einer zu einem Getriebeeingang führenden Getriebewelle oder -nabe oder Ähnliches. Er ist über ein Wälzlager 10 zum Außenlamellenträger 4 respektive dem Antriebsglied 6 hin entkoppelt.
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Die Teilkupplung 2 umfasst des Weiteren ein Betätigungselement in Form eines Drucktopfes 11, der zum Zusammendrücken des Lamellenpakets bestehend aus den Außenlamellen 5 und den Innenlamellen 8 dient. Er ist über ein Stellmittel 12 beispielsweise hydraulisch gesteuert axial beweglich. Über ein Wälzlager 13 ist der Drucktopf an einer Umgebungskonstruktion 14 drehgelagert.
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Er ist antriebsseitig eingebunden, das heißt, dass er mit dem angetriebenen Außenlamellenträger 4 gekoppelt ist. Hierzu ist ein Verbindungsring 15 vorgesehen, der Ausnehmungen aufweist, die vom Drucktopf 11 durchgriffen sind, so dass dieser auf eine axial außenliegende Außenlamelle 5 drücken kann.
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Der Außenlamellenträger 4 seinerseits ist mit einer Ringscheibe 16 verbunden, die über ein Wälzlager 31 zur Umgebungskonstruktion 14 hin entkoppelt ist, so dass der Außenlamellenträger 4 auch an dieser Seite gelagert abgestützt ist.
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Die Teilkupplung 3 umfasst einen Außenlamellenträger 17, der im gezeigten Beispiel ebenfalls antriebsseitig eingebunden ist, mithin also aktiv über das Antriebsglied 6 angetrieben wird. Er ist mit dem Verbindungsring 15 verbunden, durchgreift diesen also in geeigneten Ausnehmungen, wie 1 deutlich zeigt. Das heißt, dass eine Rotation des Antriebsglieds 6 automatisch zu einer synchronen Rotation beider radial ineinander liegender Außenlamellenträger 4, 17 führt.
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Am Verbindungsring 15 ist des Weiteren eine Abstützkonstruktion 18 vorgesehen, an der ein Federmittel 19 abgestützt ist, das dem Lüften des ersten Lamellenpakets, bestehend aus den Außen- und Innenlamellen 5, 8, dient. Das Federmittel 19, beispielsweise eine Tellerfeder, stützt sich andererseits am Drucktopf 11 ab. Wird dieser also axial nach rechts bewegt, kommt es zu einem Zusammendrücken des Federmittels 19 und zum Aufbauen der Rückstellkraft. Wird der Drucktopf 11 wieder entlastet, so drückt das Federmittel 19 ihn wieder nach links, das Lamellenpaket wird entlastet, die Lamellen 5, 8 können sich wieder voneinander trennen.
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Die zweite Teilkupplung 3 umfasst des Weiteren einen Innenlamellenträger 20, an dem auch hier eine Mehrzahl an Reiblamellen 21, die auch wie die Reiblamellen 8 beidseits mit einem Reibbelag versehen sind, angeordnet sind. Der Innenlamellenträger 20 ist im gezeigten Beispiel an einem weiteren Abtriebsglied 22 angeordnet, das als zweite Getriebeeingangswelle oder -nabe ausgeführt ist. Das heißt, dass über die erste Teilkupplung 2 eine Antriebsverbindung zwischen dem Antriebsglied 6 und dem ersten Abtriebsglied 9 erwirkt werden kann, während über die zweite Teilkupplung 3 eine Antriebsverbindung zwischen dem Antriebsglied 6 und dem zweiten Abtriebsglied 22 erwirkt werden kann.
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Der Innenlamellenträger 20 ist axial an einem Axiallager 23 abgestützt, über das er drehbar vom Innenlamellenträger 7 entkoppelt ist.
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Vorgesehen ist des Weiteren ein zweites Betätigungselement in Form eines Drucktopfes 24. Dieser ist, anders als der Drucktopf 11, abtriebsseitig angeordnet, das heißt, dass er nicht mit einem der Außenlamellenträger 4, 17 gekoppelt ist und permanent mit Antriebsdrehzahl rotiert, wie dies bei dem Drucktopf 11 der Fall ist. Der Drucktopf 24 hingegen ist in Ruhe und rotiert nur dann, wenn er über ein z. B hydraulisch betätigtes Stellmittel 25 axial bewegt wird und das Lamellenpaket, bestehend aus den Außenlamellen 26, auch hier wiederum Stahllamellen, und den Innenlamellen 21, zusammendrückt. Er wird dann zusammen mit dem Innenlamellenträger 20 und den Innenlamellen 21 auf die Antriebsdrehzahl beschleunigt.
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Der Drucktopf 24 ist über ein Wälzlager 27 von der Umgebungskonstruktion 14 entkoppelt beziehungsweise an dieser drehbar gelagert. Er interagiert mit einem Lamellenelement des Innenlamellenträgers 20, hier einer Zusatzlamelle 28, beispielsweise einer einfachen Stahllamelle, die benachbart zur links endständig dargestellten Reiblamelle 21 angeordnet ist.
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Zwischen dem Innenlamellenträger 20 und dem Drucktopf 24 ist ein Federmittel 29 in Form einer Tellerfeder angeordnet, die zum Lüften des zweiten Lamellenpakets, bestehend aus den Außenlamellen 26 und den Innenlamellen 21, dient. Bei einer Axialbewegung des Drucktopfes 24 wird das Federmittel 29 komprimiert, baut also eine Rückstellkraft auf. Wird der Drucktopf 24 wieder entlastet, so wird er axial nach links über das relaxierende Federmittel 29 verschoben und das Lamellenpaket entlastet, so dass sich die Lamellen 26, 21 voneinander trennen können. Auch dieses Federmittel 29, also die Tellerfeder, ist abtriebsseitig eingebunden, rotiert also nur dann, wenn die Teilkupplung 3 durch Betätigung des Drucktopfes 24 über das Stellmittel 25 geschlossen wird.
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Das Federmittel 29 hat darüber hinaus die Funktion, die beiden Innenlamellenträger 20, 7 axial zu verspannen. Der Innenlamellenträger 20 wird gegen das Axiallager 23 gespannt, wobei gleichzeitig der Innenlamellenträger 7 gegen das Wälzlager 10 gespannt wird. Das heißt, dass dem Federmittel 29 eine Doppelfunktion zukommt, nämlich einerseits die als Lüftfeder, andererseits als Verspannmittel für die beiden Innenlamellenträger 20 und 7. Ein separates Federmittel, das im Stand der Technik üblicherweise im Bereich der Anbindungen der Innenlamellenträger 7, 20 an die Abtriebsglieder 9, 22 angeordnet ist, kann hier entfallen.
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Ersichtlich führt ein solcher Aufbau mit einer Einbindung des Drucktopfes 24 der zweiten Teilkupplung 3 in die Abtriebsseite zu einer Kompaktierung respektive zu einer entsprechenden axialen Verkürzung der Teilkupplung 3. Dies führt dazu, dass sich ein beachtlicher Freiraum 30 ergibt, der es ermöglicht, die Teilkupplung 3 axial gesehen nach links zu setzen, mithin also den gesamten Aufbau axial noch weiter zu kompaktieren. Dies ist aus Erläuterungsgründen nicht gezeigt. Dieser Freiraum 30 wird deshalb frei, da der Innenlamellenträger 20 nicht mehr, wie bisher, mit dem Verbindungsring 15 zu verbinden ist. Bei bisher bekannten Ausgestaltungen hing der Innenlamellenträger 20 an dem Verbindungsring 15 und lag an der Antriebsseite. Er erstreckte sich daher durch den Freiraum 30. Des Weiteren war in diesem Bereich auch das Federmittel 29 integriert, das ebenfalls am Antrieb hing und mit Antriebsdrehzahl permanent rotierte. Dieser Freiraum 30 wird nun aufgrund der abtriebsseitigen Integration gewonnen, was eine noch weitere axiale Kompaktierung der Kupplungseinrichtung 1 zulässt.
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2 zeigt schließlich eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 1, deren grundsätzliche Aufbau der Kupplungseinrichtung 1 aus 1 entspricht, weshalb auf die diesbezüglichen Ausführungen zu sämtlichen Bauteilen und Funktionen verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
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Auch hier sind die beiden Teilkupplungen 2, 3 vorgesehen, wobei auch hier der Innenlamellenträger 20 der Teilkupplung 3 abtriebsseitig eingebunden ist und nicht antriebsseitig, wie bisher im Stand der Technik, so dass sich auch hier der entsprechende Freiraum 30 gewinnen lässt.
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Auch hier ist ein Federmittel 29 vorgesehen, hier jedoch exemplarisch in Form mehrerer um den Umfang verteilter Schraubenfedern, von denen hier nur eine dargestellt ist. Anders als bei der Ausgestaltung gemäß 1 ist hier das Federmittel 29 radial gesehen weiter innenliegend angeordnet, es befindet sich deutlich näher am Anbindungsbereich des Drucktopfes 24 an das Wälzlager 27 respektive an den Verbindungsbereich des Innenlamellenträgers 20 zum Abtriebsglied 22.
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Die in den 1 und 2 gezeigten Kupplungseinrichtungen 1, also die beiden Doppelkupplungen, sind bevorzugt nasse Doppelkupplungen. Sie sind als radiale Kupplungen ausgeführt. Denkbar wäre es aber auch, die Kupplungseinrichtungen als axiale Doppelkupplungen auszuführen, das heißt, dass die beiden Teilkupplungen 2 und 3 axial hintereinander angeordnet wären. Auch hier bietet sich die Möglichkeit an, den Lamellenträger wenigstens einer der Teilkupplungen 2, 3 abtriebsseitig zu lagern, wobei aber auch die Innenlamellenträger beider Teilkupplungen 2, 3 abtriebsseitig gelagert werden können. Dies gilt auch für die in den 1 und 2 gezeigte radiale Ausgestaltung, wenn beispielsweise der zweite Außenlamellenträger 17 der Teilkupplung 3 nicht über den Verbindungsring 15 mit dem Antriebsglied 6 gekoppelt ist, sondern eine separate Anbindung hierzu gegeben ist, so dass der Verbindungsring 15 entfallen kann und auch der Drucktopf 11 vom Antrieb entkoppelt und abtriebsseitig angebunden werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungseinrichtung
- 2
- Teilkupplung
- 3
- Teilkupplung
- 4
- Außenlamellenträger
- 5
- Außenlamelle
- 6
- Antriebsglied
- 7
- Innenlamellenträger
- 8
- Innenlamelle
- 9
- Abtriebsglied
- 10
- Radiallager
- 11
- Drucktopf
- 12
- Stellmittel
- 13
- Wälzlager
- 14
- Umgebungskonstruktion
- 15
- Verbindungsring
- 16
- Ringscheibe
- 17
- Außenlamellenträger
- 18
- Abstützkonstruktion
- 19
- Federmittel
- 20
- Innenlamellenträger
- 21
- Reiblamellen
- 22
- Abtriebsglied
- 23
- Axiallager
- 24
- Drucktopf
- 25
- Stellmittel
- 26
- Außenlamelle
- 27
- Wälzlager
- 28
- Zusatzlamelle
- 29
- Federmittel
- 30
- Freiraum
- 31
- Wälzlager
