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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Keilpaketkupplung für ein Fahrzeug. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Fahrzeugantrieb mit einer derartigen Keilpaketkupplung. Die Keilpaketkupplung gemäß der Erfindung kann insbesondere in einem Antrieb eines Schienenfahrzeugs zum Einsatz kommen.
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Die Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2011 105 999 U1 offenbart einen ungeteilten Kupplungsring zur Verbindung von zwei Kupplungsteilen. Der ungeteilte Kupplungsring wird als Ganzes auf ineinandergreifende Sternarmbereiche der Kupplungsteile aufgeschraubt. Der Kupplungsring weist mehrere keilförmig geformte metallische Befestigungselemente mit einer Bohrung auf, über die der Kupplungsring mit den Sternarmbereichen der beiden Kupplungsteile verbunden wird. Die keilförmigen Befestigungselemente weisen ein in axialer Richtung verlaufendes Profil auf, das in ein Profil an den radialen Enden der Sternarmbereiche eingreift. Die Offenbarung der Patentschrift
EP 2 758 684 B1 entspricht im Wesentlichen der Offenbarung der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2011 105 999 U1 .
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Keilpaketkupplung bereitzustellen, die eine erhöhte Leistungsdichte aufweist und große Beugewinkel sowie große Axialauslenkungen aufnehmen kann.
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Diese Aufgabe wird mit einer Keilpaketkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten abhängigen Ansprüchen.
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Die erfindungsgemäße Keilpaketkupplung für einen Fahrzeugantrieb umfasst ein erstes Kupplungsteil, das eine Mehrzahl von ersten Kupplungsarmen aufweist, wobei sich die ersten Kupplungsarme zumindest abschnittsweise in radialer Richtung erstrecken, ein zweites Kupplungsteil, das eine Mehrzahl von zweiten Kupplungsarmen aufweist, wobei sich die zweiten Kupplungsarme zumindest abschnittsweise in radialer Richtung erstrecken, wobei die ersten Kupplungsarme und die zweiten Kupplungsarme in Umfangsrichtung wechselweise angeordnet sind, eine Mehrzahl von separaten Kupplungskeilpaketen, wobei sich wenigstens ein Kupplungskeilpaket zwischen einem ersten Kupplungsarm und einem zweiten Kupplungsarm erstreckt, und eine Mehrzahl von Befestigungseinrichtungen, wobei wenigstens eine Befestigungseinrichtung wenigstens ein Kupplungskeilpaket an einem ersten Kupplungsarm oder einem zweiten Kupplungsarm befestigt und das wenigstens eine Kupplungskeilpaket zumindest in radialer Richtung vorspannen.
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Die Kupplungskeilpakete der Keilpaketkupplung gemäß der Erfindung bilden separate Einheiten, die untereinander nicht verbunden sind. Wenigstens ein Kupplungskeilpaket erstreckt sich in Umfangsrichtung zwischen einem ersten Kupplungsarm und einem zweiten Kupplungsarm, um die beiden Kupplungsarme kraftübertragend miteinander zu koppeln. Die Kupplungsarme erstrecken sich in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Kupplungskeilpaketen. Anders ausgedrückt erstreckt sich wenigstens ein Kupplungskeilpaket zwischen einem ersten Kupplungsarm und einem zweiten Kupplungsarm. Aufgrund dieser Ausbildung und/oder Anordnung der Kupplungskeilpakete und der Kupplungsarme befinden sich bei der erfindungsgemäßen Keilpaketkupplung die Befestigungsstellen zwischen den Kupplungsarmen und den Befestigungseinrichtungen, die zur Befestigung der Kupplungskeilpakete an den Kupplungsarmen dienen, bezogen auf die radiale Erstreckung der Keilpaketkupplung in einem in radialer Richtung äußeren Bereich der Keilpaketkupplung. Dadurch wirken an der Befestigungsstelle nahezu ausschließlich Vorspannkräfte. An der Befestigungsstelle wirken keinerlei Biegebelastungen mehr. Die erfindungsgemäße Keilpaketkupplung weist eine gesteigerte Leistungsdichte auf, die zu einer erhöhten Lebensdauer und einer erhöhten Drehmomentübertragungskapazität der Keilpaketkupplung führt.
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Aufgrund der radial außenliegenden Befestigungsstellen ist es ferner möglich, die ersten Kupplungsarme und die zweiten Kupplungsarme mit einer deutlich geringeren Erstreckung in Umfangsrichtung auszubilden. Dadurch können die Kupplungskeilpakete insbesondere in Umfangsrichtung mehr Bauraum einnehmen. Auch aus diesem Grund kann die Keilpaketkupplung gemäß der Erfindung relativ große Beugewinkel und relativ große Axialauslenkungen aufnehmen.
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Jede Befestigungseinrichtung kann einem ersten Kupplungsarm oder einem zweiten Kupplungsarm zugeordnet sein. Jedem Kupplungsarm können zwei Kupplungskeilpakete zugeordnet sein, die über die dem jeweiligen ersten Kupplungsarm oder zweiten Kupplungsarm zugeordnete Befestigungseinrichtung an diesem Kupplungsarm befestigt werden.
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Jede Befestigungseinrichtung kann wenigstens ein Befestigungselement aufweisen. Das wenigstens eine Befestigungselement kann an einer radialen Endfläche eines ersten Kupplungsarms oder eines zweiten Kupplungsarms angeordnet sein. Das wenigstens eine Befestigungselement kann zum Vorspannen wenigstens eines Kupplungskeilpakets auf dieses Kupplungskeilpaket einwirken. Das wenigstens eine Befestigungselement kann im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet sein. Das wenigstens eine Befestigungselement kann quaderförmig ausgebildet sein. Das wenigstens eine Befestigungselement kann sich zumindest abschnittsweise an die radiale Endfläche eines ersten Kupplungsarms oder eines zweiten Kupplungsarms anlegen. Das wenigstens eine Befestigungselement kann in Umfangsrichtung über die radiale Endfläche eines ersten Kupplungsarms oder eines zweiten Kupplungsarms mit wenigstens einem vorbestimmten Abschnitt vorstehen. Mit diesem Abschnitt kann das Befestigungselement an einem Kupplungskeilpaket angreifen, um dieses Kupplungskeilpaket in radialer Richtung vorzuspannen und an dem jeweiligen Kupplungsarm zu halten. Jede Befestigungseinrichtung kann eine separate Einheit bilden, die vor der Verbindung mit den Kupplungsarmen von den Kupplungskeilpaketen unabhängig ist. Insbesondere das wenigstens eine Befestigungselement stellt ein separates Bauteil dar, das vor der Verbindung mit den Kupplungsarmen von den Kupplungskeilpaketen unabhängig ist.
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Jede Befestigungseinrichtung kann wenigstens ein Befestigungsmittel aufweisen. Die Befestigungsmittel können beispielsweise Bolzen oder Schrauben sein. Insbesondere können die Befestigungsmittel Kopfschrauben sein. Das wenigstens eine Befestigungsmittel kann sich in radialer Richtung durch das wenigstens eine Befestigungselement in einen ersten Kupplungsarm oder einen zweiten Kupplungsarm hinein erstrecken. Das wenigstens eine Befestigungselement kann wenigstens eine Öffnung aufweisen, durch die sich das wenigstens eine Befestigungsmittel erstrecken kann. Die wenigstens eine Öffnung des Befestigungselements kann gestuft ausgebildet sein, um eine Anlagefläche für das wenigstens eine Befestigungsmittel zu bilden.
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Jeder erste Kupplungsarm und jeder zweite Kupplungsarm kann wenigstens eine Öffnung aufweisen, die sich in radialer Richtung mit einer vorbestimmten radialen Erstreckung in den jeweiligen Kupplungsarm hinein erstreckt. In die wenigstens eine Öffnung kann das wenigstens eine Befestigungsmittel eingeschraubt werden. Die wenigstens eine Öffnung kann in radialer Richtung vor dem radial inneren Ende der Kupplungskeilpakete enden. Die radiale Erstreckung einer Öffnung in einem ersten Kupplungsarm kann sich von der radialen Erstreckung einer Öffnung in einem zweiten Kupplungsarm unterscheiden. Beispielsweise können die Öffnungen in den zweiten Kupplungsarmen eine größere radiale Erstreckung als die Öffnungen in den ersten Kupplungsamen aufweisen.
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Ein Kupplungskeilpaket kann sich an einer Seitenfläche eines ersten Kupplungsarms und einer Seitenfläche eines zweiten Kupplungsarms abstützen. Ein Kupplungskeilpaket kann mit einer Seitenfläche eines ersten Kupplungsarms und einer Seitenfläche eines zweiten Kupplungsarms verbunden sein. Die Seitenflächen eines Kupplungskeilpakets können mit den Seitenflächen eines ersten Kupplungsarms und eines zweiten Kupplungsarms verbunden sein. Die Seitenflächen eines Kupplungskeilpakets können sich abschnittsweise an die Seitenflächen eines ersten Kupplungsarms und eines zweiten Kupplungsarms anlegen. Die Kupplungskeilpakete können sich in radialer Richtung über eine vorbestimmte Distanz entlang der Seitenflächen der Kupplungsarme erstrecken. Die Kupplungskeilpakete können mit einem Abschnitt in radialer Richtung über die radiale Endfläche eines ersten Kupplungsarms oder eines zweiten Kupplungsarms vorstehen. Anders ausgedrückt können die Kupplungskeilpakete sich mit einem Abschnitt entlang der Seitenflächen der Kupplungsarme erstrecken und mit einem anderen Abschnitt über die radiale Endfläche eines Kupplungsarms vorstehen.
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Jedes Kupplungskeilpaket kann eine separate Einheit bilden, die vor der Verbindung mit den Kupplungsarmen unabhängig von den Befestigungseinrichtungen und den Kupplungsarmen ist. Jedes Kupplungskeilpaket kann ein erstes Verbindungselement und ein zweites Verbindungselement aufweisen. Das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement können über wenigstens einen elastischen Körper miteinander verbunden sein. Die Verbindungselemente können aus einem Metall hergestellt sein. Der elastische Körper kann aus einem elastischen Material hergestellt sein. Dieses elastische Material kann beispielsweise ein Elastomer, Gummi, ein thermoplastisches Elastomer oder Silikon sein. Der elastische Körper kann an die Verbindungselemente stoffschlüssig angebunden sein. Beispielswiese kann der elastische Körper an die Verbindungselemente anvulkanisiert sein.
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Das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement eines Kupplungskeilpakets können jeweils eine Ausnehmung aufweisen. In der Ausnehmung kann das wenigstens eine Befestigungselement der Befestigungseinrichtung abschnittsweise aufgenommen werden. Zwei demselben Kupplungsarm zugeordnete Kupplungskeilpakete können zusammen mit der radialen Endfläche des Kupplungsarms eine Aufnahme für das wenigstens eine Befestigungselement bilden. Die Ausnehmungen der Verbindungselemente der demselben Kupplungsarm zugeordneten Kupplungskeilpakete können in Richtung dieses Kupplungsarms geöffnet sein, um eine Aufnahme für das Befestigungselement bilden zu können.
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Der wenigstens eine elastische Körper eines Kupplungskeilpakets kann wenigstens eine Ausnehmung aufweisen. Die wenigstens eine Ausnehmung kann den elastische Körper in zwei Abschnitte unterteilen. Die wenigstens eine Ausnehmung kann sich im montierten Zustand der Kupplungskeilpakete an den Kupplungsarmen quer zur Achse der Keilpaketkupplung erstrecken. Durch die Ausnehmung können zwei sich im Wesentlichen parallel erstreckende Abschnitte in dem elastischen Körper gebildet werden. Dadurch kann die Keilpaketkupplung größere Beugewinkel aufnehmen.
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Der elastische Körper kann wenigstens ein Verstärkungselement aufweisen. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann in den elastischen Körper eingebettet sein. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstrecken. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann gewölbt ausgebildet sein. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann wenigstens eine Wölbung aufweisen. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann gekrümmt ausgebildet sein. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann linsenförmig ausgebildet sein. Der Querschnitt des wenigstens einen Verstärkungselements kann sich in radialer Richtung der Keilpaketkupplung erhöhen. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann in axialer Richtung und/oder radialer Richtung gewölbt sein. Es können auch mehrere Verstärkungselemente vorgesehen sein. In diesem Fall können Verstärkungselemente mit verschiedenen Formen bzw. Querschnitten abwechselnd angeordnet sein. Es ist ebenfalls denkbar, die Flächen der Verbindungselemente, die mit dem elastischen Körper verbunden sind, gekrümmt oder gewölbt auszubilden.
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Das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement eines Kupplungskeilpakets können jeweils wenigstens eine Verbindungseinrichtung aufweisen. Die Verbindungseinrichtungen des ersten Verbindungselements und des zweiten Verbindungselements können zur Verbindung des Kupplungskeilpakets mit einer Seitenfläche eines ersten Kupplungsarms oder einer Seitenfläche eines zweiten Kupplungsarms dienen. Die Verbindungseinrichtungen der Kupplungskeilpakete können an den Seitenflächen der Kupplungskeilpakete bzw. den Seitenflächen der Verbindungselemente ausgebildet sein. Diese Seitenflächen können dem elastischen Körper der Kupplungskeilpakete abgewandt sein. Die Seitenflächen der Kupplungskeilpakete erstrecken sich im an den Kupplungsarmen montierten Zustand der Kupplungskeilpakete in axialer Richtung und in radialer Richtung. Die Verbindungseinrichtungen können Verbindungsvorsprünge oder Verbindungausnehmungen aufweisen. Die Verbindungsvorsprünge können stegförmig ausgebildet sein. Die Verbindungsausnehmungen können beispielsweise nutförmig ausgebildet sein. Die Verbindungsvorsprünge oder Verbindungausnehmungen können sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstrecken.
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Die Seitenflächen der ersten Kupplungsarme und der zweiten Kupplungsarme können Verbindungseinrichtungen aufweisen, die zur Verbindung mit wenigstens einem Kupplungskeilpaket dienen. Die Seitenflächen der ersten Kupplungsarme und der zweiten Kupplungsarme, die sich in radialer und axialer Richtung erstrecken, können mit derartigen Verbindungseinrichtungen versehen sein. Die Verbindungseinrichtungen an den Seitenflächen der Kupplungsarme können korrespondierend zu den Verbindungseinrichtungen an den Verbindungselementen der Kupplungskeilpakete ausgebildet sein. Die Verbindungseinrichtungen an den Seitenflächen der Kupplungsarme können mit den Verbindungseinrichtungen an den Kupplungskeilpaketen zusammenwirken, um die Kupplungskeilpakete an den Kupplungsarmen zu halten. Die Verbindungseinrichtungen können die Kupplungskeilpakete insbesondere in axialer Richtung an den Kupplungsarmen sichern. Die Verbindungseinrichtungen an den Kupplungskeilpaketen können beispielsweise in Form von Verbindungsvorsprüngen ausgebildet sein. In diesem Fall können die Verbindungseinrichtungen an den Seitenflächen der Kupplungsarme beispielsweise nutförmig ausgebildet sein. Die nutförmigen Verbindungseinrichtungen können sich in radialer Richtung erstrecken. Die Verbindungseinrichtungen können an ihrem radial äußeren Ende geöffnet sein, um ein Einschieben der Verbindungsvorsprünge an den Kupplungskeilpaketen in die nutförmigen Verbindungseinrichtungen an den Seitenflächen der Kupplungsarme zuzulassen.
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Die Verbindungseinrichtungen der Kupplungskeilpakete können mit den Verbindungseinrichtungen an den Seitenflächen der Kupplungsarme in Eingriff gebracht werden. Die Kupplungskeilpakete können dann nach radial innen entlang der Kupplungsarme verlagert werden. Die Verlagerung der Kupplungskeilpakete entlang der Kupplungsarme nach radial innen kann beispielsweise mittels den Befestigungseinrichtungen erfolgen. Die Befestigungseinrichtungen können mit ihrem Befestigungselement an wenigstens einem Kupplungskeilpaket anbringen und dieses Kupplungskeilpaket in radialer Richtung vorspannen. Dazu kann das wenigstens eine Befestigungselement mit einem Befestigungsmittel zusammenwirken, das sich in radialer Richtung durch das Befestigungselement in den jeweiligen Kupplungsarm hinein erstreckt. Die Befestigungseinrichtungen halten die Kupplungskeilpakete in ihrer vorbestimmten Position an den Kupplungsarmen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kupplungskeilpaket für eine Keilpaketkupplung mit den voranstehend beschriebenen Merkmalen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Fahrzeugantrieb mit wenigstens einer Keilpaketkupplung der voranstehend beschriebenen Art. Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugantrieb oder einer Keilpaketkupplung der voranstehend beschriebenen Art gerichtet. Die erfindungsgemäße Keilpaketkupplung kann insbesondere in einem Schienenfahrzeugantrieb zum Einsatz kommen. Die Keilpaketkupplung kann mit einer Abtriebswelle und einer weiteren Kupplungseinrichtung verbunden sein. Diese weitere Kupplungseinrichtung kann beispielsweise eine Bogenzahnkupplung sein.
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Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es stellen dar:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Keilpaketkupplung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine Seitenansicht auf die Keilpaketkupplung gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie III-III in 2;
- 4 eine vergrößerte Ansicht des Details IV in 3;
- 5 eine perspektivische Ansicht eines Kupplungskeilpakets; und
- 6 und 7 weitere Ansichten eines Kupplungskeilpakets.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Keilpaketkupplung 10. Die Keilpaketkupplung 10 weist ein erstes Kupplungsteil 12 und ein zweites Kupplungsteil 14 auf. Das erste Kupplungsteil 12 weist einen zentralen nabenförmigen Abschnitt 16 auf, an dem ein umlaufender Vorsprung 18 mit einer Stirnverzahnung 20 ausgebildet ist. Die Stirnverzahnung 20 kann zur Verbindung mit einer Abtriebswelle eines Schienenfahrzeugantriebs (nicht gezeigt) dienen. Ausgehend von dem Abschnitt 16 erstrecken sich mehrere (erste) Kupplungsarme 22 in radialer Richtung nach außen. Gemäß dieser Ausführungsform weist das erste Kupplungsteil 12 sieben (erste) Kupplungsarme 22 auf. Zwischen den (ersten) Kupplungsarmen 22 des ersten Kupplungsteils 12 sind die (zweiten) Kupplungsarme 24 des zweiten Kupplungsteils 14 angeordnet. Es sind sieben (zweite) Kupplungsarme 24 an dem zweiten Kupplungsteil 14 ausgebildet. Das zweite Kupplungsteil 14 weist einen rohrförmigen Abschnitt 26 auf, ausgehend von dem sich die Kupplungsarme 24 zunächst abschnittsweise in axialer Richtung und dann in radialer Richtung erstrecken. An der axialen Endfläche des rohrförmigen Abschnitts 26, die den (zweiten) Kupplungsarmen 24 abgewandt ist, ist eine Verzahnung 28 ausgebildet. Die Verzahnung 28 kann zur Verbindung mit einer weiteren Kupplungseinrichtung in einem Schienenfahrzeugantrieb (nicht gezeigt) dienen. Eine derartige Kupplungseinrichtung kann beispielswiese eine Bogenzahnkupplung sein.
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Die Keilpaketkupplung 10 weist mehrere separate Kupplungskeilpakete 30 auf. Jedes Kupplungskeilpaket 30 bildet eine unabhängige Einheit. Die Kupplungskeilpakete 30 sind zwischen den Kupplungsarmen 22 und 24 angeordnet, die jeweils einen Kupplungsarm 22 des ersten Kupplungsteils 12 mit einem Kupplungsarm 24 des zweiten Kupplungsteils 14 verbinden. Die Kupplungskeilpakete 30 stehen mit jeweils einer Seitenfläche eines der Kupplungsarme 22, 24 in Verbindung. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 1 lediglich einige der Kupplungskeilpakete mit dem Bezugszeichen 30 versehen. Die Kupplungskeilpakete 30 haben Verbindungselemente 32, über die sie mit den Kupplungsarmen 22, 24 verbunden sind.
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Die Keilpaketkupplung 10 weist mehrere Befestigungseinrichtungen 34 auf. Jede Befestigungseinrichtung 34 ist einem Kupplungsarm 22, 24 zugeordnet. Die Befestigungseinrichtungen 34 dienen zur Befestigung der Kupplungskeilpakete 30 an den Kupplungsarmen 22, 24. Die Befestigungseinrichtungen 34 sind an den radialen Endflächen der Kupplungsarme 22, 24 des ersten Kupplungsteils 12 und des zweiten. Kupplungsteils 14 angeordnet. Die Befestigungseinrichtungen 34 weisen ein Befestigungselement 36 auf, das mit zwei benachbarten Kupplungskeilpaketen 30 in Eingriff steht. Das Befestigungselement 36 hält die Kupplungskeilpakete 30 an den Kupplungsarmen 22, 24. Die Befestigungselemente 36 stehen in Umfangsrichtung über die radialen Endflächen der Kupplungsarme 22, 24 mit zwei Abschnitten vor. Mit diesen beiden vorstehenden Abschnitten greifen die Befestigungselemente 34 an den Kupplungskeilpaketen 30 an, um die Kupplungskeilpakete in ihrer vorbestimmten Position zu halten und in radialer Richtung vorzuspannen. Die Befestigungseinrichtungen 36 umfassen Befestigungsmittel 38, über die die Befestigungseinrichtungen 36 mit einem der Kupplungsarme 22 oder 24 verbunden sind. Die Befestigungsmittel 38 sind gemäß dieser Ausführungsform in Form von Schrauben ausgeführt. Die Befestigungsmittel 38 erstrecken sich in radialer Richtung durch die Befestigungselemente 36 in die Kupplungsarme 22, 24 hinein. Die Befestigungsmittel 38 erstrecken sich somit in radialer Richtung in den Kupplungsarmen 22, 24.
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Die Befestigungselemente 36 greifen an den Verbindungselementen 32 der Kupplungskeilpakete 30 an. Dazu sind an den Verbindungselementen 32 der Kupplungskeilpakete 30 Ausnehmungen ausgebildet, auf die im weiteren Verlauf dieser Beschreibung im Detail eingegangen wird. Die Befestigungseinrichtungen 34 spannen die Kupplungskeilpakete 30 in radialer Richtung vor. Die Befestigungselemente 36 sind gemäß dieser Ausführungsform quaderförmig ausgebildet und weisen zwei Öffnungen auf, durch die sich die Befestigungsmittel 38 erstrecken. Die Befestigungselemente 36 schließen im Wesentlichen bündig mit den Verbindungselementen 32 der Kupplungskeilpakete 30 ab und stehen an über die Seiten Flächen der Kupplungsarme 22, 24 vor, um die Kupplungskeilpakete 30 an den Kupplungsarmen 22, 24 halten zu können.
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Die Befestigungsstelle zwischen dem Befestigungselement 36 und dem jeweiligen Kupplungsarm 22 oder 24 befindet sich innerhalb der radialen Erstreckung der Kupplungskeilpakete 30. Ausgehend vom Zentrum der Keilpaketkupplung 10 befindet sich die Verbindungsstelle zwischen den Befestigungselementen 36 und den Kupplungsarmen 22, 24 an einem radialen Endbereich der Kupplungskeilpakete 30. Die Kupplungskeilpakete 30 erstrecken sich über eine vorbestimmte Distanz in radialer Richtung entlang der Kupplungsarme 22, 24. Die Kupplungskeilpakete 30 und ihre Verbindungselemente 32 stehen in radialer Richtung um eine vorbestimmte Distanz über die radiale Endfläche der Kupplungsarme 22, 24 vor. Jeweils zwei Verbindungselemente 32 von zwei mit einem Kupplungsarm 22, 24 in Verbindung stehenden Kupplungskeilpaketen 30 bilden zusammen mit der radialen Endfläche der Kupplungsarme 22, 24 eine Aufnahme für ein Befestigungselement 34.
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2 zeigt eine Seitenansicht auf die Keilpaketkupplung 10. Die Keilpaketkupplung 10 umfasst das erste Kupplungsteil 12 und das zweite Kupplungsteil 14. Die Kupplungsteile 12 und 14 werden über Kupplungskeilpakete 30 verbunden. Die Kupplungskeilpakete 30 werden von den Befestigungseinrichtungen 34 an den Kupplungsteilen 12 und 14 gehalten. Die Befestigungseinrichtungen 34 weisen ein Befestigungselement 36 und zwei Befestigungsmittel 38 auf, die sich in radialer Richtung durch die Befestigungselemente 36 in die jeweiligen Kupplungsteile 12 oder 14 hinein erstrecken.
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In 2 ist ferner der rohrförmige Abschnitt 26 des zweiten Kupplungsteils 14 erkennbar. An der axialen Endfläche bzw. Stirnfläche des zweiten Kupplungsteils 14 ist die Verzahnung 28 ausgebildet, die in axialer Richtung vorstehen. An dem ersten Kupplungsteil 12 ist eine Stirnverzahnung 20 ausgebildet, die in axialer Richtung vorsteht. Die Verzahnungen 20 und 28 dienen zur Kopplung der Keilpaketkupplung 10 mit weiteren Komponenten eines Fahrzeugantriebs.
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3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie III-III in 2. Die Kupplungsarme 22 des ersten Kupplungsteils und die Kupplungsarme 24 des zweiten Kupplungsteils 14 (siehe 1) erstrecken sich in radialer Richtung nach außen. In Umfangsrichtung sind die Kupplungsarme 22, 24 wechselweise angeordnet. Die Kupplungsarme 24 des zweiten Kupplungsteils 14 (siehe 1) erstrecken sich zunächst in axialer Richtung zwischen die Kupplungsarme 22 des ersten Kupplungsteils 12 hinein und dann in radialer Richtung nach außen (siehe 1).
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Zwischen den Kupplungsarmen 22 und 24 sind die Kupplungskeilpakete 30 angeordnet. Die Kupplungskeilpakete 30 stützen sich an einer Seitenfläche eines Kupplungsarms 22 und an einer Seitenfläche eines Kupplungsarms 24 ab. Die Kupplungskeilpakete 30 sind mit den Seitenflächen der Kupplungsarme 22, 24 verbunden. Die Kupplungskeilpakete 30 erstrecken sich über eine vorbestimmte radiale Distanz entlang der Seitenflächen der Kupplungsarme 22, 24. Die Kupplungskeilpakete 30 stehen in radialer Richtung über die radialen Endflächen der Kupplungsarme 22, 24 vor. Die radialen Endflächen der Kupplungsarme 22, 24 liegen auf einem Radius um die Mittelachse M der Keilpaketkupplung 10. Dieser Radius verläuft auch durch die Kupplungskeilpakete 30.
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Zwei benachbarte Kupplungskeilpakete 30 bilden zusammen mit der radialen Endfläche der Kupplungsarme 22, 24 eine Aufnahme für eine der Befestigungseinrichtungen 34. Jede Befestigungseinrichtung 34 stellt vor der Verbindung mit den Kupplungsarmen 22, 24 eine von den Kupplungskeilpakete 30 getrennte bzw. separate Einheit dar. Die Befestigungseinrichtungen 34 weisen jeweils ein Befestigungselement 36 und die Befestigungsmittel 38 auf. Die Befestigungsmittel 38 sind gemäß dieser Ausführungsform in Form von Schrauben ausgebildet. Die Befestigungselemente 36 liegen an der radialen Endfläche der Kupplungsarme 22, 24 und den dem jeweiligen Kupplungsarm 22 oder 24 zugeordneten Kupplungskeilpaketen 30 an. Das Befestigungselement 36 schließt in radialer Richtung im Wesentlichen bündig mit den Kupplungskeilpaketen 30 ab.
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Die Befestigungsmittel 38 erstrecken sich durch die Befestigungselemente 34 in die Kupplungsarme 22, 24 hinein. Dazu sind sowohl in den Befestigungselementen 34 als auch in den Kupplungsarmen 22, 24 Öffnungen ausgebildet, auf die im weiteren Verlauf der Beschreibung im Detail eingegangen wird. Die Öffnungen der Kupplungsarme 22, 24 erstrecken sich um eine vorbestimmte Distanz in radialer Richtung in die Kupplungsarme 22, 24 hinein. Die Öffnungen in den Befestigungselementen 36 sind gestuft ausgebildet, sodass Anlageflächen für die Köpfe der Befestigungsmittel 38 bzw. der Schrauben 38 gebildet werden. Die Befestigungseinrichtungen 34 spannen die Kupplungskeilpakete 30 in radialer Richtung vor. Die Befestigungsstelle zwischen den Befestigungselementen 36 und den Kupplungsarmen 22, 24 zum Befestigen der Kupplungskeilpakete 30 an den Kupplungsarmen 22, 24 befindet sich in einem radial außen liegenden Endbereich der Kupplungskeilpakete 30. Die Kupplungskeilpakete 30 erstrecken sich entlang der Seitenflächen der Kupplungsarme 22, 24 und sind mit diesen Seitenflächen verbunden. Die Kupplungskeilpakete 30 werden über die von den Kupplungskeilpaketen 30 getrennten, separaten Befestigungseinrichtungen 34 an den Kupplungsarmen 22, 24 befestigt und in radialer Richtung vorgespannt.
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4 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts IV in 3. In 4 ist ein Kupplungsarm 22 gezeigt, der zwischen zwei Kupplungsarmen 24 angeordnet ist. Zwischen den Kupplungsarmen 22, 24 erstrecken sich die Kupplungskeilpakete 30. Die Kupplungskeilpakete 30 weisen ein erstes Verbindungselement 32a und ein zweites Verbindungselement 32b auf. Über die Verbindungselemente 32a, 32b können die Kupplungskeilpakete 30 mit den Kupplungsarmen 22, 24 verbunden werden. Die Verbindungselemente 32a und 32b sind keilförmig ausgebildet. Die Kupplungskeilpakete 30 weisen ferner einen elastischen Körper 40 auf, der sich zwischen den Kupplungskeilpaketen 32a und 32b erstreckt. Der elastische Körper 40 kann aus einem elastischen Material wie z.B. einem Elastomer, einem thermoplastischen Elastomer, Gummi oder einem Silikon, hergestellt sein. Der elastische Körper 40 umfasst ein Verstärkungselement 42. Das Verstärkungselement 42 kann ein plattenförmiges Element sein, das sich in radialer Richtung erstreckt. Das Verstärkungselement 42 kann jedoch auch eine in radialer Richtung variierende Dicke aufweisen oder gewölbt ausgebildet sein. Ferner kann das Verstärkungselement 40 gewölbte Seitenflächen (nicht gezeigt) aufweisen, die den Kupplungsarmen 22, 24 zugewandt sind. Es können auch mehrere Verstärkungselemente 42 in einem elastischen Körper 40 vorgesehen sein. Das Verstärkungselement 42 kann beispielsweise aus Blech hergestellt sein.
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Der elastische Körper 40 verbindet die Verbindungselemente 32a und 32b. Die Verbindungselemente 32a, 32b weisen an ihren in radialer Richtung äußeren Enden eine Ausnehmung 32c und 32d auf. Die Ausnehmungen 32c und 32d sind in Form einer Stufe ausgebildet. Im an den Kupplungsarmen 22 und 24 angebrachten Zustand sind die Ausnehmungen 32c, 32d der Verbindungselemente 32a und 32b jeweils in Richtung des Kupplungsarms 22, 24 geöffnet, mit dem über das jeweilige Verbindungselement 32a oder 32b eine Verbindung hergestellt werden soll. Anders ausgedrückt sind die Ausnehmungen 32c, 32d dem Kupplungsarm 22 oder 24 zugewandt, mit dem das jeweilige Verbindungselement 32a oder 32b mit der entsprechenden Ausnehmung 32c, 32d verbunden werden soll. Die Ausnehmungen 32c und 32b der Verbindungselemente 32a und 32b der Kupplungskeilpakete 30 bilden zusammen mit den radialen Endflächen 22c und 24c der Kupplungsarme 22, 24 eine Aufnahme für die Befestigungseinrichtungen 34. Die Befestigungselemente 36 der Befestigungseinrichtungen 34 werden in der auf diese Weise gebildeten Aufnahme aufgenommen.
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Die Befestigungselemente 36 haben eine gestufte Öffnung 44. Die Öffnung 44 weist zwei Abschnitte mit sich unterscheidenden Durchmessern an auf. An dem Übergang von dem Abschnitt mit größerem Durchmesser zu dem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser wird eine Anlagefläche ausgebildet, an der sich der Kopf des Befestigungsmittels bzw. der Schraube 38 abstützen kann. Die Befestigungsmittel 38 bzw. die Schrauben 38 erstrecken sich durch die Befestigungselemente 36 in die Kupplungsarme 22, 24 hinein. In den Kupplungsarmen 22, 24 sind Öffnungen 22d und 24 d ausgebildet, die sich ausgehend von der radialen Endfläche 22c, 24c in radialer Richtung in die Kupplungsarme 22, 24 hinein erstrecken. Jeder Arm weist zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Öffnungen 22c und 24c auf (siehe 1). Die Öffnungen 22c und 24d enden in radialer Richtung vor dem radial inneren Ende der Kupplungskeilpakete 30.
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Die Befestigungseinrichtungen 34 dienen zum Befestigen der Kupplungskeilpakete 30 an den Kupplungsarmen 22, 24 und zum Vorspannen der Kupplungskeilpakete 30 in radialer Richtung. Die Befestigungselemente 36 greifen an der Bodenfläche der Ausnehmungen 32c, 32d der Verbindungselemente 32a und 32b an und drücken unter Zusammenwirkung mit den Schrauben 38 die Kupplungskeilpakete 30 in radialer Richtung nach innen. Dadurch werden die Kupplungskeilpakete 30 über die Befestigungselemente 36 und die Schrauben 38 in radialer Richtung vorgespannt.
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Die Befestigungsstelle zwischen den Befestigungselementen 36 und den Kupplungsarmen 22, 24 befindet sich an den radialen Endflächen 22c und 24c der Kupplungsarme 22, 24. Die Befestigungsstelle liegt somit in radialer Richtung relativ weit vom Zentrum der Kupplungsteile 12, 14 (siehe 1) entfernt. Die Befestigungsstelle zwischen den Befestigungseinrichtungen 34 an den kupplungsarmen 22, 24 und den Kupplungskeilpaketen 30 liegt innerhalb der radialen Erstreckung der Kupplungskeilpakete 30. Die Befestigungsstelle befindet sich an einem radial äußeren Endabschnitt der radialen Erstreckung der Kupplungskeilpakete 30. Anders ausgedrückt haben die Kupplungskeilpakete 30 im an den Kupplungsarmen 22, 24 angebrachten Zustand ein radial inneres Ende 30a und ein radial äußeres Ende 30b. Die Befestigungsstelle zwischen den Befestigungseinrichtungen 34 und den Kupplungsarmen 22, 24 befindet sich zwischen dem radial inneren Ende 30a und dem radial äußeren Ende 30b der Kupplungskeilpakete 30.
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Die Kupplungsarme 22 und 24 sind über Kupplungskeilpakete 30 miteinander verbunden. Die Kupplungskeilpakete 30 erstrecken sich in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Kupplungsarmen 22 und 24. Die Kupplungskeilpakete 30 sind zwischen zwei einander zugewandten Seitenflächen 22a, 22b, 24a, 24b der Kupplungsarme 22, 24 angeordnet. Die Seitenflächen 22a, 22b, 24a, 24b der Kupplungsarme 22, 24 erstrecken sich in axialer Richtung und in radialer Richtung. Die Kupplungskeilpakete 30 sind mit den Seitenflächen 22a, 22b, 24a, 24b der Kupplungsarme 22, 24 verbunden. Dazu sind an den Seitenflächen 32e und 32f der Verbindungselemente 32a und 32b der Kupplungskeilpakete 30 nicht gezeigte Verbindungseinrichtungen ausgebildet. Die Kupplungskeilpakete 30 liegen mit den Seitenflächen 32e und 32f an den sich in radialer Richtung und in axialer Richtung erstreckenden Seitenflächen 22a, 22b, 24a, 24b der Kupplungsarme 22, 24 an. Im an den Kupplungsarmen 22, 24 angebrachten Zustand erstrecken sich auch die Seitenflächen 32e und 32f der Kupplungskeilpakete 30 in radialer Richtung und in axialer Richtung. Ein Kupplungskeilpaket 30 erstreckt sich beispielsweise zwischen einer Seitenfläche 24b des Kupplungsarms 24 und einer Seitenfläche 22a des Kupplungsarms 22. Ferner erstreckt sich ein Kupplungskeilpaket 30 zwischen einer Seitenfläche 22b eines Kupplungsarms 22 und einer Seitenfläche 24a eines Kupplungsarms 24. Die Kupplungskeilpakete 30 sind mit den Seitenflächen 22a, 22b, 24a, 24b der Kupplungsarme 22, 24 über die nicht gezeigten Verbindungseinrichtungen miteinander verbunden.
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Die Kupplungskeilpakete 30 erstrecken sich entlang eines vorbestimmten radialen Abschnitts der Seitenflächen 22a, 22b, 24a und 24b der Kupplungsarme 22 und 24 bis zu der radialen Endfläche 22c, 24c der Kupplungsarme 22, 24. Die Kupplungskeilpakete 30 stehen mit ihrem die Ausnehmungen 32c und 32d aufweisenden Abschnitt in radialer Richtung über die radialen Endflächen 22c, 24c der Kupplungsarme 22, 24 vor.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kupplungskeilpakets 30. Das Kupplungskeilpaket 30 weist die Verbindungselemente 32a und 32b auf, die über einen elastischen Körper 40 miteinander verbunden sind. Der elastische Körper 40 hat ein Verstärkungselement 42. Der elastische Körper 40 hat einen ersten Abschnitt 40a, der sich zwischen dem Verbindungselement 32a und dem Verstärkungselement 42 erstreckt, und einen zweiten Abschnitt 40b, der sich zwischen dem Verbindungselement 32b und dem Verstärkungselement 42 erstreckt. Die Verbindungselemente 32a und 32b sind keilförmig ausgebildet.
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An den dem elastischen Körper 40 abgewandten Seiten der Verbindungselemente 32a und 32b sind die Ausnehmungen 32c und 32d ausgebildet. Die Kupplungskeilpakete 30 stehen im an den Kupplungsarmen 22, 24 montierten Zustand mit den Ausnehmungen 32c und 32d über die radialen Endflächen 22c, 24c der Kupplungsarme 22, 24 in radialer Richtung vor (siehe 4). An die Ausnehmungen 32c, 32d schließt sich ein Seitenflächenabschnitt 32e und 32f an, an dem Verbindungseinrichtungen zur Verbindung der Kupplungskeilpakete 30 mit den Kupplungsarmen 22, 24 ausgebildet sind. Die Verbindungseinrichtungen haben gemäß dieser Ausführungsform die Form eines Verbindungsvorsprungs 46, 48. Der Verbindungsvorsprung 46, 48 ist stegförmig ausgebildet. Die Verbindungsvorsprünge 46 und 48 dienen zur Herstellung einer Verbindung des Kupplungskeilpakets 30 mit den Kupplungsarmen 22 und 24 (siehe 1,3 und 4). Die Kupplungskeilpakete 30 liegen im an den Kupplungsarmen 22, 24 angebrachten Zustand mit den Seitenflächenabschnitten 32e und 32f an den Seitenflächen 22a, 22b, 24a, 24b der Kupplungsarme 22, 24 an. Mit den Verbindungsvorsprüngen 46 und 48 werden die Kupplungskeilpakete 30 mit den Kupplungsarmen 22 und 24 verbunden.
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An den Seitenflächen 22a, 22b, 24a, 24b der Kupplungsarme 22, 24 sind Verbindungseinrichtungen (nicht gezeigt) vorgesehen, die mit den Verbindungsvorsprüngen 46 und 48 an den Kupplungskeilpaketen 30 korrespondieren. Die Verbindungseinrichtungen an den Seitenflächen 22a, 22b, 24a, 24b der Kupplungsarme 22, 24 können beispielsweise nutförmig ausgebildet sein. Die Kupplungskeilpakete 30 können somit mit den Seitenflächen 22a, 22b, 24a, 24b der Kupplungsarme 22, 24 über eine Nut-Feder-Verbindung verbunden werden. Die Kupplungskeilpakete 30 können mit den Verbindungsvorsprüngen 46, 48 in die nutförmigen Verbindungseinrichtungen an den Seitenflächen 22a, 22b, 24a, 24b der Kupplungsarme 22, 24 eingeschoben werden. Über die Befestigungseinrichtungen 34, d. h. über die Befestigungselemente 36 und die Befestigungsmittel 38, werden die Kupplungskeilpakete 30 in ihre vorbestimmte Position an den Kupplungsarmen 22, 24 verlagert und radial vorgespannt. Dazu sind die nutförmigen Verbindungseinrichtungen (nicht gezeigt) an den Seitenflächen 22a, 22b, 24a, 24b der Kupplungsarme 22, 24 an ihrem radial äußeren Ende offen, um ein Einschieben der Kupplungskeilpakete 30 zu ermöglichen.
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6 zeigt eine Vorderansicht eines Kupplungskeilpakets 30. Das Kupplungskeilpaket 30 weist zwei Verbindungselemente 32a, 32b und den die Verbindungselemente 32a, 32b verbindenden elastischen Körper 40 auf. Der elastische Körper 40 hat das Verstärkungselement 42, das den elastischen Körper in zwei Abschnitte 40a und 40b unterteilt.
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Die Verbindungselemente 32a und 32b weisen die Ausnehmungen 32c und 32d auf. Die Ausnehmungen 32c und 32b weisen zwei sich im Wesentlichen rechtwinklig zueinander erstrecken erstreckende Flächen 50 und 52 auf. Im montierten Zustand der Kupplungskeilpakete 30 an den Kupplungsarmen 22, 24 (siehe 1, 3 bis 5) erstreckt sich die Fläche 52 im Wesentlichen in radialer Richtung. Die Fläche 50 erstreckt sich im Wesentlichen rechtwinklig zu der entsprechenden Fläche 32b oder 32f. An den Flächen 32e, 32f sind die Verbindungsvorsprünge 46 und 48 ausgebildet.
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7 zeigt eine Seitenansicht eines Kupplungskeilpakets 30, in der das Verbindungselement 32b gezeigt ist. Das Verbindungselement 32b hat die Ausnehmungen 32d, an die sich der Seitenflächenabschnitt 32f anschließt. An dem Seitenflächenabschnitt 32f ist der stegförmige Verbindungsvorsprung 48 ausgebildet. Mit der Ausnehmung 32d steht das Verbindungselement 32b im montierten Zustand in radialer Richtung über die radialen Endflächen 22c und 24c der Kupplungsarme 22, 24 vor. Mit dem Seitenflächenabschnitt 32f liegt das Kupplungskeilpaket 30 im montierten Zustand an einer Seitenfläche 22a, 22b, 24a, 24b eines Kupplungsarms 22, 24 derart an, dass der Verbindungsvorsprung 48 mit der nutförmigen Verbindungseinrichtung an einer der Seitenfläche 22a, 22b, 24a, 24b eines Kupplungsarms 22, 24 in Eingriff steht.
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Da sich die Befestigungsstelle zwischen den Kupplungsarmen 22 und 24 und den Befestigungseinrichtungen 34 zur Befestigung der Kupplungskeilpakete 30 im radial äußeren Endbereich der Kupplungskeilpakete 30 befindet, wird diese Befestigungsstelle nur noch mit Vorspannkräften beaufschlagt, unterliegt jedoch anders als beim Stand der Technik keinen Biegebelastungen mehr. Aus diesem Grund können die Kupplungsarme 22 und 24 in Umfangsrichtung der Keilpaketkupplung 10 relativ schlank oder schmal ausgeführt werden. Dadurch kann der elastische Körper 40 der Kupplungskeilpakete 30 in Umfangsrichtung vergrößert werden. Die Öffnungen 22c und 24c in den Kupplungsarmen 22, 24 erstrecken sich in radialer Richtung um eine vorbestimmte Distanz in die Kupplungsarme 22 und 24 hinein. Die Öffnungen 22c und 24c enden somit vor einem Bereich, der für die Festigkeit der Keilpaketkupplung 10 kritisch ist. Die erfindungsgemäße Keilpaketkupplung 10 weist eine erhöhte Leistungsdichte auf. Die erhöhte Leistungsdichte führt zu einer erhöhten Lebensdauer und einer erhöhten Drehmomentaufnahmekapazität. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Keilpaketkupplung relativ große Beugewinkel und relativ große Axialauslenkungen aufnehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202011105999 U1 [0002, 0003]
- EP 2758684 B1 [0002, 0003]
