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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für ein Kupplungssystem eines Kraftfahrzeuges, wie ein Pkw, Lkw, Bus oder sonstiges Nutzfahrzeug, mit zwei jeweils zum Betätigen einer Kupplung ausgebildeten Nehmerzylindern (erster Nehmerzylinder und zweiter Nehmerzylinder), wobei jeder Nehmerzylinder einen Kolben und ein den Kolben in seiner Verschieberichtung führendes sowie mit dem Kolben einen Fluidraum begrenzendes Gehäusebauteil aufweist, und mit einem Versorgungsbauteil, auf welchem Versorgungsbauteil die Nehmerzylinder derart angeordnet sind, dass je Nehmerzylinder ein Fluidzuführkanal des Versorgungsbauteils mit dem Fluidraum (des Nehmerzylinders) fluidisch verbunden ist. Somit ist eine Betätigungsvorrichtung mit einem Doppelnehmerzylinder realisiert. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit zwei Kupplungen sowie dieser Betätigungsvorrichtung. Zudem betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit diesem Kupplungssystem.
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Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bspw. aus der
DE 10 2013 216 333 A1 bekannt. Hiermit ist eine Mehrfachkupplungsvorrichtung, insbesondere als Doppelkupplungsvorrichtung ausgeführt, offenbart. Die Mehrfachkupplungsvorrichtung weist eine erste Reibkupplung und eine zweite Reibkupplung auf, wobei die beiden Reibkupplungen zum einen mit einer Motorwelle und zum anderen jeweils mit einer Getriebeeingangswelle verbunden oder verbindbar sind. Die beiden Reibkupplungen sind mittels einer Betätigungsvorrichtung betätigbar, wobei die beiden Betätigungsvorrichtungen die gleiche Betätigungsrichtung aufweisen und dadurch die Reibkupplungen gleichseitig betätigbar sind.
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Als Nachteil bekannter Betätigungsvorrichtungen hat es sich jedoch herausgestellt, dass diese häufig relativ großbauend ausgebildet sowie relativ aufwändig in dem jeweiligen Kupplungssystem montierbar sind. Die häufig mittels sogenannter Drehdurchführungen versorgten Nehmerzylinder sind durch relativ viele Montageschritte auf dem die Drehdurchführung gewährleistenden Versorgungsbauteil zu montieren und mit den Bestandteilen der Kupplungen zu verbinden. Weitere Doppelkupplungen sind in der
DE 10 2005 027 467 A1 , der
DE 10 2007 009 964 A1 sowie der
DE 10 2008 055 682 C5 beschrieben.
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Ferner ist aus der
DE 10 2009 050 998 A1 eine Doppelkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Betätigungsvorrichtung für ein Kupplungssystem zur Verfügung zu stellen, die unter Beanspruchung eines möglichst kleinen Bauraums einfach in dem Kupplungssystem montierbar ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Gehäusebauteile der beiden Nehmerzylinder in einer axialen Richtung einer Längsachse des Versorgungsbauteils unmittelbar aufeinander abgestützt sind, wobei die Gehäusebauteile der beiden Nehmerzylinder in einer radialen Richtung der Längsachse des Versorgungsbauteils unmittelbar aufeinander / aneinander abgestützt sind. Aus diesem Grund ist auch eine in radialer Richtung kompakte Ausbildung umgesetzt. Die Gehäusebauteile der beiden Nehmerzylinder sind zudem in radialer Richtung an dem Versorgungsbauteil abgestützt.
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Zugleich wird eine besonders kompakte axiale Schachtelung der beiden Nehmerzylinder erzielt. Auch wird die Bauteilanzahl deutlich reduziert. Somit wird auch eine einfache Montage gewährleistet.
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Die Gehäusebauteile der beiden Nehmerzylinder sind aneinander (vorzugsweise über einen (in radialer Richtung wirkenden) Presssitz / eine Presspassung) befestigt. Dadurch sind die beiden Nehmerzylinder bei ihrer Montage in einem Schritt gemeinsam auf dem Versorgungsbauteil befestigbar. Somit sind die beiden Nehmerzylinder als ein gemeinsames Modul ausgebildet. Dadurch wird der Montageaufwand weiter gesenkt.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Kolben des jeweiligen Nehmerzylinders an einer dem Fluidraum axial abgewandten Seite mit einem Betätigungslager verschiebefest verbunden ist und das Betätigungslager eines ersten Nehmerzylinders (der beiden Nehmerzylinder) und/oder das Betätigungslager eines zweiten Nehmerzylinders (der beiden Nehmerzylinder) als ein (axiales / Axial-) Nadellager ausgebildet ist. Dadurch wird weiterer axialer Bauraum eingespart.
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Alternativ hierzu ist es auch zweckmäßig, wenn die Gehäusebauteile der beiden Nehmerzylinder axial beabstandet zueinander an dem Versorgungsbauteil gehalten / angeordnet sind. Dadurch sind die Gehäusebauteile weniger aufwändig herstellbar. Vorzugsweise ist unmittelbar an dem Versorgungsbauteil (weiter bevorzugt axial zwischen den Gehäusebauteilen zumindest ein (integraler) Absatz (oder je Gehäusebauteil ein Absatz) ausgeformt, an dem/denen sich die Gehäusebauteile abstützen.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn ein erster Anschlussbereich zwischen einem ersten Fluidzuführkanal (des Versorgungsbauteils) und dem Gehäusebauteil des ersten Nehmerzylinders mittels zweier Dichtringe abgedichtet ist und/oder ein zweiter Anschlussbereich zwischen einem zweiten Fluidzuführkanal (des Versorgungsbauteils) und dem Gehäusebauteil des zweiten Nehmerzylinders mittels zweier Dichtringe abgedichtet ist. Die Dichtringe sind bevorzugt als O-Ringe, A-Ringe oder Nutdichtringe ausgeführt.
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Ist das Betätigungslager des ersten Nehmerzylinders mit einem kupplungsseitig (d.h. zu einer dem Kolben abgewandten axialen Seite des Betätigungslagers) anordenbaren oder angeordneten Verbindungselement verbunden, wobei das Verbindungselement in radialer Richtung über das Gehäusebauteil des ersten Nehmerzylinders hinausragt, können die beiden Nehmerzylinder in axialer Richtung noch dichter nebeneinander angeordnet werden.
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Des Weiteren ist es hinsichtlich des Versorgungsbauteils von Vorteil, wenn dieses aus einem Kunststoffmaterial ausgeformt ist.
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Jeder Nehmerzylinder ist zweckmäßigerweise als ein konzentrischer Nehmerzylinder (CSC / „Concentric Slave Cylinder“) ausgebildet.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit zumindest zwei Kupplungen sowie einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei der erste Nehmerzylinder zum Betätigen einer ersten Kupplung angeordnet und ausgebildet ist sowie der zweite Nehmerzylinder zum Betätigen einer zweiten Kupplung angeordnet und ausgebildet ist.
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Hinsichtlich des Kupplungssystems hat es sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Versorgungsbauteil zusätzlich einen Kühlfluidzuführkanal aufweist, wobei der Kühlfluidzuführkanal in einen Reibelemente der ersten Kupplung und/oder Reibelemente der zweiten Kupplung aufnehmenden Innenraum eines Kupplungsgehäuses einmündet, sodass im Betrieb ein Kühlfluid in den Innenraum radial innerhalb der Reibelemente zur Kühlung der Reibelemente einleitbar ist. Durch die Integration einer solchen Kühlung wird der Aufbau des Kupplungssystems weiter vereinfacht.
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Zudem ist es von Vorteil, wenn auf einer radialen Außenseite des Gehäusebauteils des ersten Nehmerzylinders ein als (radiales / Radial-) Nadellager ausgebildetes Kupplungslager angeordnet ist, welches Kupplungslager einen Kupplungsbestandteil der ersten Kupplung und/oder der zweiten Kupplung radial abstützt. Durch diese Anordnung des Kupplungslagers wird der benötigte Bauraum in axialer Richtung deutlich reduziert.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit dem erfindungsgemäßen Kupplungssystem nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen sowie einer Getriebeeinrichtung, wobei eine erste Getriebeeingangswelle der Getriebeeinrichtung mit einem Kupplungsbestandteil der ersten Kupplung drehfest verbunden ist und eine zweite Getriebeeingangswelle der Getriebeeinrichtung mit einem Kupplungsbestandteil der zweiten Kupplung drehfest verbunden ist.
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In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das Versorgungsbauteil über zwei Radiallager (die jeweils vorzugsweise als Nadellager ausgebildet sind) an einer der Getriebeeingangswellen (d.h. an einer Außenseite / Außenmantelseite einer der Getriebeeingangswellen) abgestützt ist. Dadurch ergibt sich eine besonders robuste sowie radial kompakte Ausbildung der Antriebseinheit.
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Alternativ ist es jedoch auch zweckmäßig auf diese beiden Radiallager zu verzichten und stattdessen das Versorgungsbauteil seitens eines Getriebegehäuses zentriert anzuordnen / aufzunehmen / zu befestigen. Dadurch werden sowohl die Komplexität als auch der Montageaufwand der Antriebseinheit weiter reduziert.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein axial verschachteltes Doppel-CSC (zwei Nehmerzylinder) realisiert. Für eine Dreifachkupplung / ein Hybridmodul (Kupplungssystem) ist somit ein bauraumoptimiertes Betätigungssystem (Betätigungsvorrichtung) vorgeschlagen. Die Betätigungen (Nehmerzylinder) für eine erste Kupplung (K1) und eine zweite Kupplung (K2) sind axial hintereinander geschachtelt. Beide Betätigungen werden gehalten und versorgt durch ein radial innerhalb angeordnetes Versorgungsbauteil. Das K2-Gehäuse (zweites Gehäusebauteil) stützt sich axial auf dem K1-Gehäuse (erstes Gehäusebauteil) ab. Für die Ausrücklager (Betätigungslager) werden Axialnadellager verwendet, um Bauraum zu sparen.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung einer Antriebseinheit aufweisend eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei sowohl der Aufbau der Betätigungsvorrichtung als auch der Aufbau eines Kupplungssystems, mit dem die Betätigungsvorrichtung zusammenwirkt, gut zu erkennen ist,
- 2 eine Detailansicht der in Längsrichtung geschnittenen Antriebseinheit nach 1 in einem Bereich der Betätigungsvorrichtung,
- 3 eine Längsschnittdarstellung einer Antriebseinheit aufweisend eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches zweite Ausführungsbeispiel sich von dem ersten Ausführungsbeispiel insbesondere durch das Anordnen von Rückstellfedern zweier Kupplungen unterscheidet,
- 4 eine Längsschnittdarstellung einer Antriebseinheit aufweisend eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispielen auf zwei Radiallager, mittels der ein Versorgungsbauteil der Betätigungsvorrichtung auf einer Getriebeeingangswelle gelagert ist, verzichtet ist,
- 5 eine Längsschnittdarstellung einer Antriebseinheit aufweisend eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, wobei im Vergleich zu dem dritten Ausführungsbeispiel nach 4 an einer Stirnseite des Versorgungsbauteils auf einen Abstandshalter verzichtet ist, und
- 6 eine Detailansicht einer in Längsrichtung geschnittenen Antriebseinheit aufweisend eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 1 ist bei Betrachtung der in 1 veranschaulichten Antriebseinheit 30 erkennbar. Die Betätigungsvorrichtung 1 ist in dieser Abbildung bereits in der Antriebseinheit 30 montiert und mit Kupplungen 5, 6 eines Kupplungssystems 2 der Antriebseinheit 30 wirkverbunden. Die Betätigungsvorrichtung 1 ist in einem Innenraum 22 eines Kupplungsgehäuses 23 des Kupplungssystems 2 eingesetzt. Die Antriebseinheit 30 weist neben dem, hier als Hybridmodul ausgebildeten Kupplungssystem 2 eine Getriebeeinrichtung 26 auf, die der Übersichtlichkeit halber lediglich seitens ihrer Getriebeeingangswellen 27a und 27b dargestellt ist. Die Antriebseinheit 30 ist im Betrieb Bestandteil eines Antriebsstranges (Hybridantriebsstranges) eines hybriden Kraftfahrzeuges.
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Wie in 1 hinsichtlich des Kupplungssystems 2 näher erkennbar, weist das Kupplungssystem 2 insgesamt drei Kupplungen 5, 6, 33 auf. Die drei Kupplungen 5, 6, 33 sind auch als Dreifachkupplung bezeichnet. Eine erste Kupplung 5 sowie eine zweite Kupplung 6 bilden zusammen eine Doppelkupplung aus. Eine dritte Kupplung ist in Form einer Trennkupplung 33 umgesetzt.
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Ein Eingangsteil 34 (auch als Verbindungs- / Zwischenteil bezeichnet) des Kupplungssystems 2 ist im Betrieb unmittelbar oder mittelbar mit einer Ausgangswelle einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Verbrennungskraftmaschine drehverbunden. Das Eingangsteil 34 ist entweder unmittelbar an der Ausgangswelle drehfest angebracht oder mittelbar mittels einer Drehschwingungsdämpfeinrichtung, wie einem Zweimassenschwungrad, indirekt / mittelbar mit der Ausgangswelle verbunden. Das Eingangsteil 34 ist drehbar an einem Kupplungsgehäuse 23 des Kupplungssystems 2 gelagert. Das Eingangsteil 34 ragt von einer axialen Außenseite des Kupplungsgehäuses 23 in den Innenraum 22 des Kupplungsgehäuses 23 hinein. In dem Innenraum 22 bildet das Eingangsteil 34 einen ersten Kupplungsbestandteil 35a der Trennkupplung 33 mit aus. Das Eingangsteil 34 weist insbesondere einen Tragbereich 36 des ersten Kupplungsbestandteils 35a auf. An dem Tragbereich 36 sind mehrere erste Reibelemente 20 (des ersten Kupplungsbestandteils 35a) drehfest sowie in axialer Richtung relativ zueinander verschieblich aufgenommen sind. An einem weiteren zweiten Kupplungsbestandteil 35b der Trennkupplung 33 sind wiederum mehrere zweite Reibelemente 21, die in axialer Richtung abwechselnd mit den ersten Reibelementen 20 angeordnet sind. Die zweiten Reibelemente 21 sind an einem Träger 37 drehfest sowie relativ zueinander axial verschieblich aufgenommen.
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Der Träger 37 bildet zugleich einen hülsenförmigen Rotoraufnahmebereich 38 aus. Dieser Rotoraufnahmebereich 38 nimmt an seiner radialen Außenseite einen Rotor 39 einer elektrischen Maschine 40 drehfest auf. Die elektrische Maschine 40 ist auf typische Weise ebenfalls Bestandteil des Kupplungssystems 2. Die elektrische Maschine 40 ist koaxial zu einer Drehachse 13 angeordnet. Der Rotor 39 erstreckt sich somit ebenfalls um die Drehachse 13 durchgängig herum. Ein hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellter Stator der elektrischen Maschine 40 ist fest in dem Kupplungsgehäuse 23 aufgenommen. Der Rotor 39 ist auf typische Weise relativ zu dem Stator (über den Träger 37) drehbar gelagert und durch den Stator antreibbar.
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Die beiden Kupplungen 5 und 6 sind zwischen dem Träger 37 und je einer Getriebeeingangswelle 27a, 27b der Getriebeeinrichtung 26 wirkend. Die erste Kupplung 5 ist mit ihren Reibelementen 20, 21 radial außerhalb (zumindest teilweise) der Reibelemente 20, 21 der Trennkupplung 33 angeordnet. Auch ist die erste Kupplung 5 mit ihren Reibelementen 20, 21 axial versetzt zu Reibelementen 20, 21 der zweiten Kupplung 6 angeordnet.
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Ein erster Kupplungsbestandteil 28a der ersten Kupplung 5 ist unmittelbar durch den Träger 37 sowie erste Reibelemente 20 ausgebildet. Die ersten Reibelemente 20 der ersten Kupplung 5 sind an einer radialen Innenseite des Trägers 37 / des Rotoraufnahmebereichs 38 drehfest sowie axial relativ zueinander verschieblich aufgenommen. Ein zweiter Kupplungsbestandteil 28b der ersten Kupplung 5 ist drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle 27a verbunden. Der zweite Kupplungsbestandteil 28b weist einen (ersten) Reibelementeträger 41a auf, an dem mehrere zweite Reibelemente 21 der ersten Kupplung 5 drehfest sowie axial relativ zueinander verschieblich aufgenommen sind. Der erste Reibelementeträger 41a ist drehfest an der ersten Getriebeeingangswelle 27a angebracht. In einer geschlossenen Stellung der ersten Kupplung 5 sind deren Reibelemente 20 und 21 auf typische Weise derart axial zusammengepresst, dass sie reibkraftschlüssig in Drehrichtung miteinander verbunden sind. In dieser geschlossenen Stellung sind die beiden Kupplungsbestandteile 28a und 28b somit drehverbunden. In einer geöffneten Stellung der ersten Kupplung 5 sind die beiden Kupplungsbestandteile 28a und 28b rotatorisch entkoppelt und somit frei relativ zueinander verdrehbar. Zur Betätigung der ersten Kupplung 5 weist die nachfolgend näher beschriebene Betätigungsvorrichtung 1 einen ersten Nehmerzylinder 3 auf.
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Die zweite Kupplung 6 ist weitestgehend gemäß der ersten Kupplung 5 ausgebildet. Auch die zweite Kupplung 6 weist einen ersten Kupplungsbestandteil 29a auf, der weiterhin mehrere erste Reibelemente 20 aufweist. Die ersten Reibelemente 20 der zweiten Kupplung 6 sind ebenfalls an der radialen Innenseite des Trägers 37 / des Rotoraufnahmebereichs 38 drehfest sowie axial relativ zueinander verschieblich aufgenommen. Ein zweiter Kupplungsbestandteil 29b der zweiten Kupplung 6 ist drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 27b verbunden. Der zweite Kupplungsbestandteil 29b der zweiten Kupplung 6 weist wiederum mehrere zweite Reibelemente 21 sowie einen (zweiten) Reibelementeträger 41b auf. Der zweite Reibelementeträger 41b ist drehfest an der zweiten Getriebeeingangswelle 27b angebracht. In einer geschlossenen Stellung der zweiten Kupplung 6 sind deren Reibelemente 20 und 21 auf typische Weise derart axial zusammengepresst, dass sie reibkraftschlüssig in Drehrichtung miteinander verbunden sind. In dieser geschlossenen Stellung sind die beiden Kupplungsbestandteile 29a und 29b somit drehverbunden. In einer geöffneten Stellung der zweiten Kupplung 6 sind die beiden Kupplungsbestandteile 29a und 29b rotatorisch entkoppelt und somit frei relativ zueinander verdrehbar. Zur Betätigung der zweiten Kupplung 6 weist die nachfolgend näher beschriebene Betätigungsvorrichtung 1 einen zweiten Nehmerzylinder 4 auf.
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In 1 ist des Weiteren zu erkennen, dass die erste Getriebeeingangswelle 27a radial innerhalb der zweiten Getriebeeingangswelle 27b angeordnet ist. Die zweite Getriebeeingangswelle 27b ist folglich als Hohlwelle umgesetzt.
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Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 1 ist als Doppelnehmerzylinder / Doppelnehmerzylindereinheit ausgeführt, wie dies in 2 detailliert veranschaulicht ist. Die Betätigungsvorrichtung 1 weist zwei als ein Modul angeordnete / verbundene Nehmerzylinder 3 und 4 auf. Jeder Nehmerzylinder 3, 4 ist als ein konzentrischer Nehmerzylinder 3, 4 ausgebildet.
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Beide Nehmerzylinder 3, 4 weisen ein Gehäusebauteil 9a, 9b auf. In dem jeweiligen Gehäusebauteil 9a, 9b ist ein Kolben 7a, 7b axial verschiebbar, d.h. in Richtung der Drehachse 13 verschiebbar aufgenommen. Der Kolben 7a, 7b schließt zusammen mit dem Gehäusebauteil 9a, 9b einen Fluidraum 8a, 8b ein. Die beiden Nehmerzylinder 3, 4 sind im Wesentlichen gleich aufgebaut. Zur Betätigung der jeweiligen ersten oder zweiten Kupplung 5, 6 wird der jeweilige Fluidraum 8a, 8b im Betrieb mit Druck beaufschlagt.
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Wie weiterhin ersichtlich, ist das (erste) Gehäusebauteil 9a des ersten Nehmerzylinders 3 im Längsschnitt gesehen C-förmig ausgeformt. Das erste Gehäusebauteil 9a ist bevorzugt durch ein Metallblech ausgeformt. Das erste Gehäusebauteil 9a weist eine axiale (erste) Öffnung 42a auf, die in Richtung der ersten Kupplung 5 ausgerichtet ist. Das erste Gehäusebauteil 9a ist insgesamt ringförmig aufgebaut. In dem ersten Gehäusebauteil 9a ist der als Ringkolben ausgebildete erste Kolben 7a verschiebbar aufgenommen. Zur Abdichtung des, zwischen dem ersten Kolben 7a und dem ersten Gehäusebauteil 9a eingeschlossenen, ersten Fluidraums 8a sind Kolbendichtringe 43 zu einer radialen Innenseite sowie einer radialen Außenseite des ersten Kolbens 7a zwischen dem ersten Kolben 7a und dem Gehäusebauteil 9a eingesetzt. Ein Kolbendichtring 43 ist an der radialen Innenseite des ersten Kolbens 7a aufgenommen und ein Kolbendichtring 43 ist an der radialen Außenseite des ersten Kolbens 7a aufgenommen. Der erste Kolben 7a ist vollständig innerhalb seines im Betrieb umgesetzten Verschiebewegs axial innerhalb des ersten Gehäusebauteils 9a aufgenommen / geführt. Die Kolbendichtringe 43 sind als O-Ringe, A-Ringe oder Nutdichtringe ausgebildet.
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Der erste Kolben 7a weist zur Abstützung in einer Ausgangsstellung (eingefahrene Stellung), wie in 2 zu erkennen, einen Anschlag 44 auf, mit dem er an einem (radial ausgerichteten) Bodenbereich 45 des ersten Gehäusebauteils 9a abgestützt ist. Der Anschlag 44 ist zu einer, der ersten Kupplung 5 abgewandten, axialen Seite 15 (zweite axiale Seite 15) hin an dem ersten Kolben 7a ausgebildet. Bei einem Druckbeaufschlagen des (ersten) Fluidraums 8a kommt es zu einem Verschieben des ersten Kolbens 7a in seine ausgefahrene Stellung und folglich zu einem Beabstanden des Anschlags 44 von dem Bodenbereich 45. Um bei dem Betätigen der ersten Kupplung 5 / bei dem Verschieben des ersten Kolbens 7a von seiner eingefahrenen Stellung in seine ausgefahrene Stallung die zu übertragende Druckkraft auf einen (ersten) Drucktopf 46 der ersten Kupplung 5 zu übertragen, ist der erste Kolben 7a mittels eines (ersten) Betätigungslagers 16a (indirekt) verschiebefest jedoch relativ verdrehbar mit dem ersten Drucktopf 46 verbunden. Das erste Betätigungslager 16a ist zu einer erste axialen Seite 14 (der zweiten axialen Seite 15 abgewandt) des ersten Kolbens 7a aufgenommen / abgestützt. Das erste Betätigungslager 16a ist als Nadellager, nämlich als Axialnadellager, ausgebildet.
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Das erste Betätigungslager 16a ist auf der dem ersten Kolben 7a abgewandten axialen Seite mittels eines Verbindungselementes 19, das sich in axialer Richtung sowie in radialer Richtung von dem ersten Betätigungslager 16a weg erstreckt, an dem ersten Drucktopf 46 abgestützt. Der erste Drucktopf 46 ist dann wiederum mit den Reibelementen 20, 21 der ersten Kupplung 5 axial verschiebbar gekoppelt. Wie hierbei zu erkennen, ist das Verbindungselement 19 derart dimensioniert, dass es sich soweit in radialer Richtung nach außen erstreckt, dass es das erste Gehäuseelement 9a in radialer Richtung überragt. Dabei wird eine besonders kompakte axiale Bauweise der Betätigungsvorrichtung 1 realisiert.
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Der zweite Nehmerzylinder 4 ist entsprechend dem ersten Nehmerzylinder 3 ausgebildet. Das zweite Gehäusebauteil 9b nimmt somit ebenfalls einen zweiten Kolben 7b (Ringkolben) verschiebbar auf und schließt mit diesem einen zweiten Fluidraum 8b ein. Auch ist das zweite Gehäusebauteil 9b im Längsschnitt gesehen im Wesentlichen C-förmig ausgebildet. Als Abstützung in einer Ausgangsstellung gemäß 2 weist auch der zweite Kolben 7b seitens eines Bodenbereiches 45 des zweiten Gehäusebauteils 9b einen Anschlag 44 auf. Eine (zweite) Öffnung 42b des zweiten Gehäusebauteils 9b ist in axialer Richtung zu der ersten Öffnung 42a gleichgerichtet. Ein zweites Betätigungslager 16b, ebenfalls in Form eines Axialnadellagers ausgeführt, ist axial zwischen dem zweiten Kolben 7b und einem weiteren (zweiten) Drucktopf 47 (der zweiten Kupplung 6) angeordnet. Das zweite Betätigungslager 16b ist axial direkt an einem (zweiten) Drucktopf 47 der zweiten Kupplung 6 abgestützt.
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Zusammen sind die beiden Nehmerzylinder 3 und 4 seitens ihrer Gehäusebauteile 9a, 9b auf einem Versorgungsbauteil 10 der Betätigungsvorrichtung 1 angeordnet. Das Versorgungsbauteil 10 ist im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet. Das Versorgungsbauteil 10 weist eine Längsachse 12 auf, die in den 1 und 2 koaxial zu der Drehachse 13 angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß sind die beiden Gehäusebauteile 9a und 9b in axialer Richtung unmittelbar aneinander abgestützt. Hierzu weist das erste Gehäusebauteil 9a an einer radialen Innenseite einen sich in axialer Richtung erstreckenden Stegbereich 48 auf. Dieser Stegbereich 48 ist mit seiner axialen Stirnseite (zu der ersten axialen Seite 14 hin) unmittelbar an dem Bodenbereich 45 des zweiten Kolbens 7b abgestützt. In dem Bodenbereich 45 des zweiten Gehäusebauteils 9b ist eine definierte Aufnahme 49 eingebracht, in der der Stegbereich 48 flächig in axialer Richtung anliegt. Des Weiteren ist die Aufnahme 49 so ausgebildet, dass sie einen in axialer Richtung vorstehenden (radialen) Absatz 50 aufweist. Dieser Absatz 50 ist so auf eine radiale Außenseite des Stegbereichs 48 abgestimmt, dass die beiden Gehäusebauteile 9a und 9b in diesem Bereich mittels eines Presssitzes fest miteinander verbunden sind. Dadurch kommt es zu einer radialen Zentrierung der beiden Gehäusebauteile 9a und 9b relativ zu der Drehachse 13.
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Das Versorgungsbauteil 10 dient sowohl zur radialen als auch zur axialen Positionierung der beiden Nehmerzylinder 3 und 4 / der Gehäusebauteile 9a, 9b. Zudem dient das Versorgungsbauteil 10 zur Fluidversorgung der Fluidräume 8a und 8b im Betrieb. Hierfür ist in dem Versorgungsbauteil 10 ein erster Fluidzuführkanal 11a eingebracht, der mit dem ersten Fluidraum 8a fluidisch verbunden ist. Ein ebenfalls in dem Versorgungsbauteil 10 eingebrachter zweiter Fluidzuführkanal 11b, der getrennt von dem ersten Fluidzuführkanal 11a ausgebildet ist, ist mit dem zweiten Fluidraum 8b fluidisch verbunden. Somit lässt sich der jeweilige Nehmerzylinder 3, 4 in Abhängigkeit eines Fluiddruckes in dem jeweiligen Fluidzuführkanal 11a, 11b ansteuern. Zur Abdichtung eines Anschlussbereiches 17a bzw. 17b zwischen dem jeweiligen Fluidzuführkanal 11a, 11b und dem Fluidraum 8a, 8b sind Dichtringe 18, jeweils axial versetzt, angeordnet. Die Dichtringe 18 sind bspw. als O-Ringe, A-Ringe oder Nutdichtringe umgesetzt.
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Des Weiteren, wie in 1 zu erkennen, ist in dem Versorgungsbauteil 10 ein dritter Fluidzuführkanal 11c eingebracht, der zum Zuführen eines Kühlfluids in den Innenraum 22 / als Kühlfluidzuführkanal dient. Das Versorgungsbauteil 10 dient somit im Betrieb der Antriebseinheit 30 auch zur Kühlfluidzufuhr zur Kühlung der jeweiligen Reibelemente 20, 21 der Kupplungen 5, 6, 33. Der dritte Fluidzuführkanal 17c mündet unmittelbar in den Innenraum 22 des Kupplungssystems 2 ein. Das Versorgungsbauteil 10 ist mittels eines Abstandshalters 51 in axialer Richtung zu dem zweiten Reibelementeträger 41b beabstandet gehalten. Der Abstandshalter 51 ist in Umfangsrichtung an mehreren Stellen ausgespart, sodass das Kühlfluid entsprechend zirkulieren kann.
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Des Weiteren ist in 1 gut zu erkennen, dass das Versorgungsbauteil 10 mit seiner radialen Innenseite unmittelbar über zwei Radiallager 32a, 32b, die axial zueinander versetzt angeordnet sind, an einer radialen Außenseite der zweiten Getriebeeingangswelle 27b abgestützt ist.
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Zudem weist der Träger 37 einen sich in radialer Richtung von dem Rotoraufnahmebereich 38 radial nach innen erstreckenden Scheibenbereich 52 auf. Der auch als Kupplungsdeckel bezeichnete Scheibenbereich 52 ist über ein Kupplungslager 25 auf einer radialen Außenseite 24 des ersten Gehäusebauteils 9a gelagert / abgestützt. Das Kupplungslager 25 ist als radiales Nadellager ausgebildet. Somit sind die erste und die zweite Kupplung 5, 6 im Betrieb zumindest teilweise über das Kupplungslager 25 radial gelagert / abgestützt. Auch ist erkennbar, dass das Verbindungselement 19 sich so weit in radialer Richtung nach außen erstreckt, dass es das Kupplungslager 25 von einer axialen Seite teilweise überlappt / überragt / überdeckt. Dadurch wird eine besonders kompakte Ausführung ermöglicht.
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In Verbindung mit den 3 bis 6 sind weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 30 sowie der Betätigungsvorrichtung 1 erkennbar. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Kürze wegen lediglich die Unterschiede zwischen den nachfolgenden Ausführungsbeispielen und dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind, da deren prinzipieller Aufbau und Funktion dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen.
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In 3 ist ersichtlich, dass auch jeweils Rückstellfedern 31a, 31b der beiden Kupplungen 5, 6 an unterschiedlichen Stellen angeordnet sein können. Während in dem ersten Ausführungsbeispiel eine auf den ersten Drucktopf 46 rückstellend einwirkende erste Rückstellfeder 31a auf einer den Reibelementen 20, 21 der ersten Kupplung 5 axial abgewandten Seite der Reibelemente 20, 21 der zweiten Kupplung 6 angeordnet ist, ist die erste Rückstellfeder 31a nun axial zwischen den Reibelementen 20, 21 der ersten Kupplung 5 und den Reibelementen 20, 21 der zweiten Kupplung 6 angeordnet. Eine auf den zweiten Drucktopf 47 rückstellend einwirkende zweite Rückstellfeder 31b ist wie in dem ersten Ausführungsbeispiel auf der den Reibelementen 20, 21 der ersten Kupplung 5 axial abgewandten Seite der Reibelemente 20, 21 der zweiten Kupplung 6 angeordnet, nun jedoch an axial abgewandten Bereichen seitens des zweiten Drucktopfes 47 und des ersten Kupplungsbestandteils 29a in Anlage.
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In Verbindung mit 4 ist erkennbar, dass prinzipiell auch auf die Verwendung der Radiallager 32a, 32b verzichtet werden kann. In diesem dritten Ausführungsbeispiel ist das Versorgungsbauteil 10 unmittelbar an einem hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Getriebegehäuse der Getriebeeinrichtung 26 zentriert aufgenommen. Das Versorgungsbauteil 10 kann dabei besonders in axialer Richtung kompakt ausgeführt sein. Ein bevorzugtes Material des Versorgungsbauteils 10 ist dabei ein Kunststoffmaterial. Das Versorgungsbauteil 10 bildet wiederum zusammen mit den Nehmerzylindern 3, 4 ein vormontiertes Modul aus.
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In 5 ist auch erkennbar, dass prinzipiell auf den Abstandshalter 51 verzichtet werden kann, sodass im Innenraum 22 eine Strömung des Kühlfluids ungehindert von radial innen nach radial außen im Betrieb stattfindet.
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In 6 sind die beiden Gehäusebauteile 9a, 9b nicht unmittelbar / direkt in der axialen Richtung der Längsachse 12 aneinander, sondern an dem Versorgungsbauteil 10 abgestützt. Die beiden Gehäusebauteile 9a, 9b sind somit in der axialen Richtung relativ zueinander mittelbar (durch das Versorgungsbauteil 10) abgestützt. Die beiden Gehäusebauteile 9a, 9b sind daher in axialer Richtung zueinander beabstandet. In radialer Richtung der Längsachse 12 sind sie nicht mehr unmittelbar / direkt, sondern an dem Versorgungsbauteil 10 abgestützt.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein Ausrückerverbund (erster und zweiter Nehmerzylinder 3, 4) umgesetzt, der axial ineinander geschachtelt ist. Hierdurch wird ein Modul / eine separate Einheit ermöglicht. Hierfür wurde in die axiale Schachtelung ein Distributionsbauteil (Versorgungsbauteil 10) einbezogen, das die Versorgung der Baugruppe (Betätigungsvorrichtung 1) mit den Fluiden übernimmt. Diese ist einer Versorgungsbaugruppe 1 einer Drehdurchführung nachempfunden, um Synergieeffekte zu erzeugen. Zudem ist eine Lagerungsvariation für eine Doppel- / Dreifach-Kupplung 5, 6, 33 umgesetzt, die sich durch eine vorteilhafte Auskonstruktion des Ausrückers ergibt.
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Für eine Dreifach-Kupplung (Kupplungssystem 2) bestehend aus einem Rotor 39 mit hybridmodulseitiger Lagerung, sowie aus den Kupplungspaketen K0 (Reibelemente 20, 21 der Trennkupplung 33), K1 (Reibelemente 20, 21 der ersten Kupplung 5) sowie K2 (Reibelemente 20, 21 der zweiten Kupplung 6) wird eine getriebeseitige Lagerung über ein Nadellager 25 auf einem Ausrückerbauteil 3, 4 vorgeschlagen. Das Ausrückerbauteil 3, 4 besteht aus einer Betätigung K1 (erster Nehmerzylinder 3) sowie einer Betätigung K2 (zweiter Nehmerzylinder 4), die axial hintereinander verschachtelt sind. Gehalten und versorgt werden die Betätigungen 3, 4 durch ein radial innen angeordnetes Versorgungsbauteil 10. Dieses kann in der Getriebeglocke eingepresst sein oder auf der Welle K2 (zweite Getriebeeingangswelle 27b) gelagert sein.
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Das Versorgungsbauteil 10 verfügt über drei Fluidübergabebereiche, ähnlich einer Drehdurchführung. Dort kann Fluid für die Betätigung K1 3 und K2 4 sowie auch Kühlfluid für die Kupplung 5, 6, 33 übergeben werden. Die Dichtungen (Dichtringe 18), in den Figuren schwarze Vierecke, können z.B. O-Ringe sein. Im vorderen Bereich befinden sich die Fluidübergabebereiche für K1 (erster Anschlussbereich 17a) sowie K2 (zweiter Anschlussbereich 17b) zu den jeweiligen Betätigungssystemen (3 und 4).
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Hierfür sind durch das Bauteil Bohrungen / fluidleitende Bereiche vorgesehen. Die Abdichtungen werden auch hier über radial dichtende O-Ringe (Dichtringe 18) vorgesehen. In einer möglichen Variante (nicht in den Bildern gezeigt) kann die Betätigung K1 3 auch axial mit Betätigungsfluid versorgt werden. Hierbei kann z.B. eine Abdichtung über einen axialen O-Ring erfolgen. Das Versorgungsbauteil 10 kann ebenfalls die Funktion eines Anschlags für die jeweiligen Systeme bilden. So könnten sich dort die Betätigungen K1 und K2 3, 4 über ihre jeweiligen Gehäusebauteile 9a, 9b abstützen.
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Die Systeme K1 (3 und 4) bestehen im Wesentlichen aus einfachen rotationssymmetrischen Gehäusebauteilen 9a, 9b sowie einem darin geführten Kolben 7a, 7b, der eine Dichtung (Kolbendichtringe 43) trägt. Die Innenflächen des Gehäuses 9a, 9b dienen als Dichtflächen. Der Kolben 7a, 7b stellt jeweils einen axialen Anschlag 44 dar, über den die Kupplungssysteme 5, 6 ihre Vorlastkraft abstützen können. Diese Vorlast wird vom drehenden Bauteil über die Betätigungslager 16a, 16b auf das stehende Bauteil übertragen. Im Falle von K1 ist noch eine Zwischenscheibe (Verbindungselement 19) vorhanden, die die Verbindung zwischen der Kupplung K1 5 (über Drucktopf 46) und dem CSC K1 3 herstellt. Dieses Bauteil kann idealerweise nur so groß sein, dass es im Durchmesser kleiner ist, als das radiale Nadellager 25. Dieses wird zur getriebeseitigen Lagerung der Kupplung 5, 6 benötigt. In den beschriebenen Größenverhältnissen, kann das CSC 3, 4 komplett zusammen montiert werden, und dann nachträglich in die Kupplung 5, 6 eingesetzt werden. Dies erweist sich als vorteilhaft, sowohl für die Montage des CSC 3, 4 / der Betätigungsvorrichtung 1 als auch für die Montage und Fügungsoptionen für den Kunden. Der Druckraum K2 (zweites Gehäusebauteil 9b mit zweitem Fluidraum 8b) wird über eine Übergabe (zweiter Anschlussbereich 17b) mit Fluid versorgt. Er kann über z.B. eine Pressverbindung auf dem Druckraum K1 (erstes Gehäusebauteil 9a mit erstem Fluidraum 8a) befestigt sein. Die Dichtungen 43, 18 können, wie in den Figuren gezeigt, über A-Ringe, oder O-Ringe oder Nutdichtringe realisiert sein.
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Das Kupplungslager 25 realisiert mit dem Zentrallager der Kupplung 2 zusammen eine möglichst breite Lagerbasis und damit optimale Verhältnisse für den Rotor 39 und die E-Maschine 40. Dieses Lager 25 wird idealerweise mit dem CSC Gehäuse (erstes Gehäusebauteil 9a) verbunden. So kann es bei der Hochzeit der Kupplung (Kupplungssystem 2) mit dem CSC 1 seine Position im Kupplungsdeckel (Scheibenbereich 52) finden und seine Funktion dort ausfüllen. Die Bauteile 25, 16a, und 16b sind idealerweise Nadellager.
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Die Darstellungen zeigen auch die Positionen der Rückstellfeder 31a, 31b für die Kupplung5, 6. Ebenfalls möglich ist es, die Rückstellfeder für K1 (erste Rückstellfeder 31a) zwischen den Kupplungspaketen (Reibelemente 20, 21 der ersten Kupplung 5 und Reibelemente 20, 21 der zweiten Kupplung 6) anzuordnen. Als Variante ist auch eine Veränderung der Lagerung der K2-Welle (zweite Getriebeeingangswelle 27b) denkbar. So können die Lager 32a, 32b entfallen, wenn die Welle K2 27b weiter im Getriebe 26 gelagert wird. Das würde die Möglichkeit eröffnen, das Bauteil 10 aus Kunststoff herzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungsvorrichtung
- 2
- Kupplungssystem
- 3
- erster Nehmerzylinder
- 4
- zweiter Nehmerzylinder
- 5
- erste Kupplung
- 6
- zweite Kupplung
- 7a
- erster Kolben
- 7b
- zweiter Kolben
- 8a
- erster Fluidraum
- 8b
- zweiter Fluidraum
- 9a
- erstes Gehäusebauteil
- 9b
- zweites Gehäusebauteil
- 10
- Versorgungsbauteil
- 11a
- erster Fluidzuführkanal
- 11b
- zweiter Fluidzuführkanal
- 11c
- dritter Fluidzuführkanal
- 12
- Längsachse
- 13
- Drehachse
- 14
- erste axiale Seite
- 15
- zweite axiale Seite
- 16a
- erstes Betätigungslager
- 16b
- zweites Betätigungslager
- 17a
- erster Anschlussbereich
- 17b
- zweiter Anschlussbereich
- 18
- Dichtring
- 19
- Verbindungselement
- 20
- erstes Reibelement
- 21
- zweites Reibelement
- 22
- Innenraum
- 23
- Kupplungsgehäuse
- 24
- Außenseite des ersten Gehäusebauteils
- 25
- Kupplungslager
- 26
- Getriebeeinrichtung
- 27a
- erste Getriebeeingangswelle
- 27b
- zweite Getriebeeingangswelle
- 28a
- erster Kupplungsbestandteil der ersten Kupplung
- 28b
- zweiter Kupplungsbestandteil der ersten Kupplung
- 29a
- erster Kupplungsbestandteil der zweiten Kupplung
- 29b
- zweiter Kupplungsbestandteil der zweiten Kupplung
- 30
- Antriebseinheit
- 31a
- erste Rückstellfeder
- 31b
- zweite Rückstellfeder
- 32a
- erstes Radiallager
- 32b
- zweites Radiallager
- 33
- Trennkupplung
- 34
- Eingangsteil
- 35a
- erster Kupplungsbestandteil der Trennkupplung
- 35b
- zweiter Kupplungsbestandteil der Trennkupplung
- 36
- Tragbereich
- 37
- Träger
- 38
- Rotoraufnahmebereich
- 39
- Rotor
- 40
- elektrische Maschine
- 41a
- erster Reibelementeträger
- 41b
- zweiter Reibelementeträger
- 42a
- erste Öffnung
- 42b
- zweite Öffnung
- 43
- Kolbendichtung
- 44
- Anschlag
- 45
- Bodenbereich
- 46
- erster Drucktopf
- 47
- zweiter Drucktopf
- 48
- Stegbereich
- 49
- Aufnahme
- 50
- Absatz
- 51
- Abstandshalter
- 52
- Scheibenbereich
