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Die Erfindung betrifft eine Kupplung gemäß Patentanspruch 1 und einen Antriebsstrang mit solch einer Kupplung gemäß Patentanspruch 4.
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Aus der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2018 10 83 96.3 ist eine Mehrfachkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei die Mehrfachkupplung eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung umfasst, wobei jede Kupplung einen ersten Kupplungsbestandteil sowie einen wahlweise mit dem ersten Kupplungsbestandteil drehverbindbaren zweiten Kupplungsbestandteil aufweist. Ferner umfasst die Mehrfachkupplung ein Geberteil mit einer vordefinierten Drehzahlerfassungsgeometrie. Das Geberteil steht zur Drehzahlermittlung in Wirkverbindung mit einem Sensor. Das Geberteil ist als ein den ersten Kupplungsbestandteil der ersten Kupplung mit dem ersten Kupplungsbestandteil der zweiten Kupplung drehfest verbindendes Verbindungselement eingesetzt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kupplung und einen verbesserten Antriebsstrang mit solch einer Kupplung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird mittels einer Kupplung gemäß Patentanspruch 1 und einem Antriebsstrang gemäß Patentanspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Es wurde erkannt, dass eine verbesserte Kupplung dadurch bereitgestellt werden kann, dass die Kupplung drehbar um eine Drehachse lagerbar ist, wobei die Kupplung einen Lamellenträger und wenigstens ein Reibelement aufweist, wobei der Lamellenträger das Reibelement drehfest und axial verschiebbar trägt. Der Lamellenträger weist auf einer dem Reibelement in radialer Richtung abgewandten Seite eine vordefinierte Drehzahlerfassungsgeometrie auf, wobei die Drehzahlerfassungsgeometrie ausgebildet ist, in Wirkverbindung mit einem Sensor des Antriebsstrangs zur Ermittlung einer Drehzahl des Lamellenträgers zu stehen.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine Bauteilanzahl der Kupplung besonders gering ist. Ferner kann die Drehzahlerfassung besonders nahe an einer Getriebeeingangswelle eines der Kupplung nachgeschalten Getriebes erfasst werden. Durch die Integration des Geberteils in die Mehrfachkupplung, werden die Ungleichförmigkeiten einer eingangsseitig der Mehrfachkupplung angeordneten Brennkraftmaschine bereits durch einen der Mehrfachkupplung vorgeschalteten Schwingungsdämpfer gefiltert und beeinflussen ein Sensorsignal nicht negativ.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Lamellenträger eine erste Innenverzahnung auf, wobei die Drehzahlerfassungsgeometrie eine erste Außenverzahnung aufweist, wobei das Reibelement eine zweite Außenverzahnung aufweist, wobei die erste Innenverzahnung und die zweite Außenverzahnung korrespondierend zueinander ausgebildet sind und ineinander eingreifen. Dadurch kann der Lamellenträger besonders einfach und kostengünstig, beispielsweise mittels eines Rollverfahrens oder eines Tiefziehverfahrens, hergestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Kupplung vorzugsweise als nasse Kupplung ausgebildet und/oder ist die Kupplung Teil einer Mehrfachkupplung, insbesondere einer nassen Mehrfachkupplung. Der Lamellenträger weist wenigstens eine Durchgangsöffnung zur Durchführung eines Kühlmediums in radialer Richtung durch den Lamellenträger auf. Die Durchgangsöffnung ist in axialer Richtung versetzt zu der Drehzahlerfassungsgeometrie angeordnet. Dadurch wird eine zuverlässige Drehzahlerfassung durch den Sensor sichergestellt.
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Ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug weist die oben beschriebene Kupplung und einen Sensor auf. Der Sensor ist mit einem Steuergerät zur Steuerung der Kupplung verbindbar. Der Sensor ist radial überlappend und radial beabstandet zu der Drehzahlerfassungsgeometrie angeordnet. Der Sensor ist ausgebildet, die Drehzahlerfassungsgeometrie zu erfassen und in Abhängigkeit einer zur Drehzahl des Lamellenträgers korrelierendes Sensorsignal dem Steuergerät bereitzustellen, wobei das Steuergerät ausgebildet sein kann, in Abhängigkeit des Sensorsignals die Kupplung zu steuern. Dadurch kann der Antriebsstrang besonders präzise gesteuert werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 einen Halblängsschnitt durch eine Mehrfachkupplung;
- 2 einen in 1 mit dem Buchstaben A markierten Ausschnitt der in 1 gezeigten Mehrfachkupplung; und
- 3 einen Ausschnitt einer Schnittansicht entlang einer in 2 gezeigten Schnittebene B-B durch den in 2 gezeigten ersten Lamellenträger.
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1 zeigt einen Halblängsschnitt durch einen Antriebsstrang 5 mit einer Mehrfachkupplung 10.
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Die Mehrfachkupplung 10 ist in der Ausführungsform als Doppelkupplung ausgebildet. Auch kann die Mehrfachkupplung 10 als Dreifachkupplung oder mit einer anderen Anzahl von Kupplungen 10, 15 ausgebildet sein. Die Mehrfachkupplung 10 weist eine erste Kupplung 15 und eine zweite Kupplung 20 auf. Die beiden Kupplungen 15, 20 sind entlang eines im Betrieb umgesetzten Drehmomentübertragungswegs zwischen einer in 1 nicht dargestellten Ausgangswelle einer Brennkraftmaschine und einer Getriebeeingangswelle 50, 55 eines in 1 nicht dargestellten Getriebes angeordnet. Die Mehrfachkupplung 10 ist Bestandteil des Antriebsstrangs 5 eines Kraftfahrzeugs. Die Mehrfachkupplung 10 kann, wie in 1 mittels strichlierter Linien dargestellt, mit einem Schwingungsdämpfer 25, beispielsweise einem Zweimassenschwungrad oder einem Torsionsdämpfer, eingangsseitig verbunden sein. Dabei ist die Mehrfachkupplung 10 im Drehmomentfluss von der Brennkraftmaschine hin zum Getriebe dem Schwingungsdämpfer 25 nachgeschaltet.
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Im Betrieb der Mehrfachkupplung 10 rotiert die Mehrfachkupplung 10 um eine Drehachse 30. Die im Folgenden angegebenen Richtungsangaben beziehen sich hierbei auf die Drehachse 30. Folglich ist eine axiale Richtung eine Richtung entlang der Drehachse 30, eine radiale Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 30 und eine Umfangsrichtung eine Tangentialrichtung entlang einer gedachten, konzentrisch um die Drehachse 30 herumlaufenden Kreislinie konstanten Durchmessers.
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Die Mehrfachkupplung 10 ist in der Ausführungsform als nasse Doppelkupplung ausgebildet. Dabei ist ein Gehäuseinnenraum 35 eines Kupplungsgehäuses 40, das in 1 schematisch mit strichpunktierter Linie angedeutet ist, mit einem Kühlmedium 45, vorzugsweise einem Kühlöl, zumindest teilweise gefüllt. Die Mehrfachkupplung 10 kann aber auch als trockene Kupplung ausgebildet sein.
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Die erste Kupplung 15 ist in der Ausführungsform als Reibkupplung, insbesondere als Reiblamellenkupplung, ausgebildet. Die zweite Kupplung 20 entspricht weitgehend in ihrem Aufbau der ersten Kupplung 15. So ist in 1 die zweite Kupplung 20 ebenso als Reiblamellenkupplung ausgebildet.
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In geschlossenem Zustand verbindet die erste Kupplung 15 drehmomentschlüssig den Schwingungsdämpfer 25 mit einer ersten Getriebeeingangswelle 50. Die zweite Kupplung 20 verbindet drehmomentschlüssig in geschlossenem Zustand den Schwingungsdämpfer 25 mit einer zweiten Getriebeeingangswelle 55. Die zweite Getriebeeingangswelle 55 ist als Hohlwelle ausgeführt, wobei innenseitig der zweiten Getriebeeingangswelle 55 geschachtelt die erste Getriebeeingangswelle 50 geführt ist.
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Die erste Kupplung 15 ist radial außenseitig zu der zweiten Kupplung 20 angeordnet. Dabei sind in der Ausführungsform beispielhaft die erste Kupplung 15 und die zweite Kupplung 20 mit einer radialen Überdeckung ausgebildet. Dabei wird unter einer radialen Überdeckung verstanden, dass bei einer Projektion in radialer Richtung zweier Komponenten, beispielsweise der ersten Kupplung 15 und der zweiten Kupplung 20, in eine Projektionsebene, in der die Drehachse 30 verläuft, sich in der Projektionsebene die zwei Komponenten, in der Ausführungsform die erste Kupplung 15 und die zweite Kupplung 20, überlappen. Die zweite Kupplung 20 könnte aber auch in axialer Richtung versetzt zu der ersten Kupplung 15 angeordnet sein.
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Die erste Kupplung 15 weist einen ersten Lamellenträger 60 auf. Der erste Lamellenträger 60 ist in der Ausführungsform beispielsweise als Außenlamellenträger ausgebildet und ist radial innenseitig mit dem Schwingungsdämpfer 25 verbunden. Der erste Lamellenträger 60 weist einen hülsenförmig ausgebildeten ersten Verbindungsbereich 65 auf. An einer inneren Umfangsseite des ersten Verbindungsbereichs 65 weist der erste Lamellenträger 60 eine erste Innenverzahnung 70 auf. An einer äußeren Umfangsseite weist der erste Lamellenträger 60 eine Drehzahlerfassungsgeometrie 190 auf. Die Drehzahlerfassungsgeometrie 190 kann beispielsweise eine erste Außenverzahnung 75 aufweisen. Die Drehzahlerfassungsgeometrie 190 kann auch andersartig ausgebildet sein. Die Drehzahlerfassungsgeometrie 190 ist einstückig und materialeinheitlich mit dem ersten Lamellenträger 60 ausgebildet.
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Ferner weist die erste Kupplung 15 einen als Innenlamellenträger ausgebildeten zweiten Lamellenträger 80 auf. Der zweite Lamellenträger 80 ist innenseitig mit der ersten Getriebeeingangswelle 50 verbunden. Der zweite Lamellenträger 80 weist radial außenseitig einen zweiten Verbindungsbereich 85 auf, der hülsenförmig ausgebildet ist und radial innenseitig zu dem ersten Verbindungsbereich 65 angeordnet ist. Der zweite Verbindungsbereich 85 bildet mit dem ersten Verbindungsbereich 65 einen ersten Ringspalt 90 aus, wobei in dem ersten Ringspalt 90 ein erstes Reibpaket 100 der ersten Kupplung 15 mit wenigstens einem ersten Reibelement 105 und wenigstens einem zweiten Reibelement 110 angeordnet ist. Das erste Reibelement 105 kann beispielsweise als Stahllamelle und belaglos ausgebildet sein. Das zweite Reibelement 110 kann beispielsweise als Belagslamelle ausgebildet sein. Das erste Reibelement 105 weist eine zweite Außenverzahnung 115 auf, wobei die zweite Außenverzahnung 115 korrespondierend zu der ersten Innenverzahnung 70 ausgebildet ist. Die zweite Außenverzahnung 115 greift in die erste Innenverzahnung 70 ein, sodass das erste Reibelement 105 drehmomentschlüssig, insbesondere drehfest, aber axial verschiebbar mit der ersten Verbindungsbereich 65 des ersten Lamellenträgers 80 verbunden ist. Abwechselnd sind im dem ersten Reibpaket 100 das erste Reibelement 105 und das zweite Reibelement 110 in einem Stapel abwechselnd angeordnet. Das zweite Reibelement 110 weist eine zweite Innenverzahnung 120 auf. Der zweite Verbindungsbereich 85 weist eine dritte Außenverzahnung 125 auf, wobei die dritte Außenverzahnung 125 und die zweite Innenverzahnung 120 korrespondierend zueinander ausgebildet sind und in montiertem Zustand ineinander eingreifen. Dabei verbindet die dritte Außenverzahnung 125 das zweite Reibelement 110 drehmomentschlüssig, insbesondere drehfest, und axial verschiebbar mit dem zweiten Verbindungsbereich 85.
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Um die erste Kupplung 15 zu schließen, wird eine erste Betätigungskraft F1 , die in axialer Richtung wirkt, von einer ersten Betätigungseinrichtung 130 bereitgestellt. Die erste Betätigungskraft F1 wird in das erste Reibpaket 100 eingeleitet, sodass die Reibelemente 105, 110 einen Reibschluss miteinander ausbilden und der erste Lamellenträger 60 drehmomentschlüssig mit dem zweiten Lamellenträger 80 verbunden ist. Dadurch wird der Schwingungsdämpfer 25 drehmomentschlüssig mit der ersten Getriebeeingangswelle 50 verbunden. Wird die erste Betätigungskraft F1 aufgehoben, so ist die erste Kupplung 15 geöffnet, sodass im Wesentlichen keine Drehmomentübertragung zwischen dem Schwingungsdämpfer 25 und der ersten Getriebeeingangswelle 50 erfolgt.
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Die Mehrfachkupplung 10 weist ein Verbindungselement 160 auf. Das Verbindungselement 160 ist in der Ausführungsform scheibenartig ausgebildet. Dabei ist das Verbindungselement 160 axial auf einer dem Schwingungsdämpfer 25 abgewandten Seite der Mehrfachkupplung 10 angeordnet.
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Die zweite Kupplung 20 ist im Wesentlichen identisch zu der ersten Kupplung 15 ausgebildet. Die zweite Kupplung 20 umfasst einen als Außenlamellenträger ausgebildeten dritten Lamellenträger 135 und einen als Innenlamellenträger ausgebildeten vierten Lamellenträger 140 sowie ein zweites Reibpaket 145. Der dritte Lamellenträger 135 bildet zusammen mit dem vierten Lamellenträger 140 einen zweiten Ringspalt 150 aus, wobei in dem zweiten Ringspalt 150 das zweite Reibpaket 145 angeordnet ist. Radial innenseitig ist der vierte Lamellenträger 140 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 55 verbunden. Der dritte Lamellenträger 135 ist mittels des Verbindungselements 160 mit dem ersten Verbindungsbereich 65 drehfest verbunden.
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Zum Schließen der zweiten Kupplung 20 wird von einer zweiten Betätigungseinrichtung 155 der Mehrfachkupplung 10 eine in axialer Richtung wirkende zweite Betätigungskraft F2 in das zweite Reibpaket 145 eingeleitet. Dadurch wird im zweiten Reibpaket 145 ein Reibschluss erzielt, der den dritten Lamellenträger 135 mit dem vierten Lamellenträger 140 drehmomentschlüssig verbindet. Durch die drehmomentschlüssige Verbindung des vierten Lamellenträgers 140 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 55 und die drehmomentschlüssige Verbindung des dritten Lamellenträgers 135 über ein Verbindungselement 160 mit dem ersten Lamellenträger 60 ist der Schwingungsdämpfer 25 drehmomentschlüssig mit der zweiten Getriebeeingangswelle 55 verbunden.
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2 zeigt einen in 1 mit dem Buchstaben A markierten Ausschnitt der in 1 gezeigten Mehrfachkupplung 10.
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Die Mehrfachkupplung 10 weist ferner einen Sensor 165 und ein Steuergerät 170 auf. Der Sensor 165 ist mittels einer ersten Verbindung 175 mit dem Steuergerät 170 verbunden. Das Steuergerät 170 kann mittels einer zweiten Verbindung 180 mit der ersten Betätigungseinrichtung 130 und mittels einer dritten Verbindung 185 mit der zweiten Betätigungseinrichtung 155 verbunden sein. Die erste Verbindung 175 kann drahtlos oder drahtgestützt ausgebildet sein. Die zweite Verbindung 180 und/oder die dritte Verbindung 185 kann drahtlos, drahtgestützt oder auch hydraulisch ausgebildet sein.
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In der Ausführungsform ist der Sensor 165 beispielhaft radial außenseitig und radial beabstandet zu dem ersten Verbindungsbereichs 65 des ersten Lamellenträgers 60 angeordnet. Die Drehzahlerfassungsgeometrie 190 ist auf einer zum Reibelement 105, 110 abgewandten Seite in radialer Richtung des ersten Verbindungsbereichs 65 angeordnet ist. Der Sensor 165 ist radial überlappend und radial beabstandet zu der Drehzahlerfassungsgeometrie 190 angeordnet.
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Im Betrieb der Mehrfachkupplung 10 erfasst der Sensor 165 die Drehzahlerfassungsgeometrie 190. In Abhängigkeit einer Drehzahl der Drehzahlerfassungsgeometrie 190 und somit des ersten Lamellenträgers 60 stellt der Sensor 165 ein entsprechendes Sensorsignal über die erste Verbindung 175 dem Steuergerät 170 bereit. In Abhängigkeit des von dem Steuergerät 170 erfassten Sensorsignals kann über die zweite Verbindung 180 und/oder die dritte Verbindung 185 das Steuergerät 170 die Betätigungseinrichtung 130, 155 steuern und so beispielsweise einen Schlupf im ersten und/oder zweiten Reibpaket 100, 145 über eine Variation der ersten und/oder zweiten Betätigungskraft F1 , F2 einstellen. Dadurch, dass die Drehzahlerfassungsgeometrie 190 direkt am ersten Lamellenträger 60 angeordnet ist, ist eine Bauteilanzahl der Mehrfachkupplung 10 besonders gering gehalten. Ferner wird der axial benötigte Bauraum gering gehalten.
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Auf Grundlage des Sensorsignals kann das Steuergerät 170 auch andere Komponenten des Antriebsstrangs 5 des Kraftfahrzeugs steuern. Zum Beispiel wäre auch denkbar, dass aufgrund des Sensorsignals das Steuergerät 170 einen Schaltvorgang des Getriebes oder die der Mehrfachkupplung 10 vorgeschaltete Brennkraftmaschine steuert.
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In der Ausführungsform ist die Mehrfachkupplung 10 als nasse Mehrfachkupplung ausgebildet. Um das erste Reibpaket 100 besonders gut zu kühlen, weist im ersten Verbindungsbereich 65 der erste Lamellenträger 60 wenigstens eine Durchgangsöffnung 195, vorzugsweise mehrere in axialer Richtung versetzt angeordnete Durchgangsöffnungen 195, auf. Im Betrieb der Mehrfachkupplung 10 wird dabei das erste Reibpaket 100 durch das Kühlmedium 45 durchströmt, das Wärme aus dem ersten Reibpaket 100 aufnimmt. Das erwärmte Kühlmedium 45 durchströmt den ersten Verbindungsbereich 65 durch die Durchgangsöffnung 195 radial nach außen hin. Dabei ist von besonderem Vorteil, wenn die Drehzahlerfassungsgeometrie 190 zwischen zwei in Axialrichtung benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen 195 angeordnet ist. Dadurch wird eine Drehzahlerfassung durch die Durchgangsöffnung 195 nicht gestört.
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3 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittansicht entlang einer in 2 gezeigten Schnittebene B-B durch den in 2 gezeigten ersten Lamellenträger 60.
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Die Drehzahlerfassungsgeometrie 190, in der Ausführungsform die erste Außenverzahnung 75 weist in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen angeordnete Zähne 200 auf. Der Zahn 200 weist einen Zahnkopf 205 auf. Zwischen jeweils einem Zahn 200 ist ein Zahngrund 210 angeordnet. Der Sensor 165 kann beispielsweise als Hall-Sensor oder Induktivsensor ausgebildet sein. Bei einer Rotation des ersten Lamellenträgers 60 wechseln sich in der Anordnung direkt unterhalb des Sensors 165 der Zahnkopf 205 und der Zahngrund 210 ab. Durch den Wechsel zwischen Zahnkopf 205 und Zahngrund 210, verändert sich ein am Sensor 165 anliegendes Magnetfeld und es ergeben sich unterschiedliche Feldstärken am Sensor 165. So erfasst der Sensor 165 beispielsweise, wenn der Zahnkopf 205 direkt unterhalb des Sensors 165 angeordnet ist eine höhere Feldstärke, als wenn beispielsweise direkt radial innenseitig des Sensors 165 der Zahngrund 210 angeordnet ist. Dadurch kann der Sensor 165 auf einfache Weise ein zu der Drehzahl des ersten Lamellenträgers 60 korrelierendes Sensorsignal bereitstellen.
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Bei einer Ausgestaltung des Sensors 165 als Induktivsensor kann der Sensor 165 auf Grundlage der sich in Umfangsrichtung ändernden Geometrie der Drehzahlerfassungsgeometrie 190 erfassen und auf Grundlage der Geometrieänderung ein entsprechendes Sensorsignal bereitstellen.
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Anstatt der in den 1 bis 3 gezeigten axialen Position des Sensors 165 kann der Sensor 165 selbstverständlich auch an einer anderen Position montiert sein, um eine besonders gute bauraumoptimierte oder kühlmediumflussoptimierte Position zu ermöglichen. Auch kann die Drehzahlerfassungsgeometrie 190 am dritten Lamellenträger 135 angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 5
- Antriebsstrang
- 10
- Mehrfachkupplung
- 15
- erste Kupplung
- 20
- zweite Kupplung
- 25
- Schwingungsdämpfer
- 30
- Drehachse
- 35
- Gehäuseinnenraum
- 40
- Kupplungsgehäuse
- 45
- Kühlmedium
- 50
- erste Getriebeeingangswelle
- 55
- zweite Getriebeeingangswelle
- 60
- erster Lamellenträger
- 65
- erster Verbindungsbereich
- 70
- erste Innenverzahnung
- 75
- erste Außenverzahnung
- 80
- zweiter Lamellenträger
- 85
- zweiter Verbindungsbereich
- 90
- erster Ringspalt
- 100
- erstes Reibpaket
- 105
- erstes Reibelement
- 110
- zweites Reibelement
- 115
- zweite Außenverzahnung
- 120
- zweite Innenverzahnung
- 125
- dritte Außenverzahnung
- 130
- erste Betätigungseinrichtung
- 135
- dritter Lamellenträger
- 140
- vierter Lamellenträger
- 145
- zweites Reibpaket
- 150
- zweiter Ringspalt
- 155
- zweite Betätigungseinrichtung
- 160
- Verbindungsteil
- 165
- Sensor
- 170
- Steuergerät
- 175
- erste Verbindung
- 180
- zweite Verbindung
- 185
- dritte Verbindung
- 190
- Drehzahlerfassungsgeometrie
- 195
- Durchgangsöffnung
- 200
- Zahn
- 205
- Zahnkopf
- 210
- Zahngrund
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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