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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere zum Einsatz in Hybridfahrzeugen und dergleichen, umfassend zumindest zwei Kupplungen, eine erste und eine zweite Kupplung, welche parallel zueinander im Drehmomentübertragungsweg des Antriebsstrangs angeordnet sind, und mittels eines gemeinsamen Betätigungselements betätigbar sind.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen einer Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere zum Einsatz in Hybridfahrzeugen und dergleichen, umfassend die Schritte
- - Herstellen von zumindest zwei Kupplungen, einer ersten und einer zweiten Kupplung, welche parallel zueinander im Drehmomentübertragungsweg des Antriebsstrangs angeordnet werden, und
- - Anordnen eines gemeinsamen Betätigungselements für die zumindest zwei Kupplungen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf beliebige Antriebsstränge in Vorrichtungen, beispielsweise Fahrzeugen und dergleichen anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf Hybridantriebsstränge in Kraftfahrzeugen erläutert.
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Zur Unterstützung der Reduktion von Emissionen sind Fahrzeuge mit einem Hybridantrieb, also Fahrzeuge mit zwei unterschiedlichen Antriebsvorrichtungen, bekannt geworden. Diese sind beispielsweise mit einem Verbrennungsmotor und mit einer elektrischen Maschine als Antriebsvorrichtungen versehen, sodass das Fahrzeug zeitweise nur mithilfe der elektrischen Maschine angetrieben werden kann. Bei schnellerer Fahrt erfolgt dann üblicherweise ein Wiederzuschalten des Verbrennungsmotors, beispielsweise durch Ankuppeln des Verbrenners an den aktiven Antriebsstrang. Derartige Antriebsstränge sind beispielsweise aus der
FR 2604228 A1 oder der
DE 10136899 A1 bekannt geworden. Nachteilig dabei ist, dass dabei hohe Drehmomente übertragen werden müssen, was sich insbesondere in einem Einkuppelruck beim Ankuppeln des Verbrenners bemerkbar macht.
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Aus der
DE 10 2009 045 562 A1 ist weiter eine Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs bekannt geworden, welche eine Lamellenkupplung und eine Unterbrecherkupplung aufweist. Hierbei ist die Unterbrecherkupplung ausgelegt, in eingerücktem Zustand das Drehmoment einer ersten Antriebsvorrichtung an den Abrieb zu übertragen und die Lamellenkupplung zum Hochschleppen der ersten Antriebsvorrichtung. Nachteilig hierbei sind jedoch der komplizierte Aufbau und der große Bauraum.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kupplungsanordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Kupplungsanordnung anzugeben, welche einen einfacheren Aufbau aufweist sowie eine zuverlässige Betätigung ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Kupplungsanordnung und ein alternatives Verfahren zur Herstellung einer Kupplungsanordnung anzugeben.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgaben bei einer Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere zum Einsatz in Hybridfahrzeugen und dergleichen, umfassend zumindest zwei Kupplungen, eine erste und eine zweite Kupplung, welche parallel zueinander im Drehmomentübertragungsweg des Antriebsstrangs angeordnet sind, und mittels eines gemeinsamen Betätigungselements betätigbar sind, dadurch, dass das Betätigungselement zumindest ein Durchgriffselement, insbesondere in Form einer Fingerstruktur, aufweist, zum Durchgriff durch zumindest einen Teil der ersten Kupplung zur Betätigung der zweiten Kupplung.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgaben ebenfalls bei einem Verfahren zum Herstellen einer Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere zum Einsatz in Hybridfahrzeugen und dergleichen, umfassend die Schritte
- - Herstellen von zumindest zwei Kupplungen, einer ersten und einer zweiten Kupplung, welche parallel zueinander im Drehmomentübertragungsweg des Antriebsstrangs angeordnet werden,
- - Anordnen eines gemeinsamen Betätigungselements für die zumindest zwei Kupplungen,
dadurch, dass zumindest ein Durchgriffselement, insbesondere in Form einer Fingerstruktur, am Betätigungselement angeordnet wird, zum Durchgriff durch zumindest einen Teil der ersten Kupplung zur Betätigung der zweiten Kupplung.
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Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit auf äußerst einfache und gleichzeitig zuverlässige Weise die zumindest zwei Kupplungen der Kupplungsanordnung betätigbar sind.
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Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die zumindest zwei Kupplungen unterschiedlichen Typs. Vorteil hiervon ist, dass unterschiedliche Kupplungen eingesetzt werden können und deren Vorteile insbesondere miteinander kombiniert werden können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest eine der zumindest zwei Kupplungen als Reibkupplung, die andere der zumindest zwei Kupplungen als Klauenkupplung ausgebildet. Vorteil hiervon ist, dass damit hohe Wechselmomente übertragen werden können und trotzdem Eigenschaften einer Reibkupplung genutzt werden können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das zumindest eine Durchgriffselement zum Betätigen der Reibkupplung ausgebildet. Damit kann mittels des Betätigungselements samt Durchgriffselement auf einfache und zuverlässige Weise die Reib- und Klauenkupplung betätigt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Betätigungselement in Form eines Kolbens ausgebildet. Vorteil hiervon ist eine einfache und gleichzeitig zuverlässige Betätigung der Kupplungsanordnung mittels des Kolbens.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Betätigungselement an einer Eingangsseite eines Getriebeelements auf der Sekundärseite der Kupplungsanordnung geführt. Damit wird eine zuverlässige Verschiebung des Betätigungselements ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Betätigungselement mittels Druckbeaufschlagung betätigbar und das zumindest eine Durchgriffselement ist radial außerhalb eines Druckraums für das Betätigungselement angeordnet. Auf diese Weise lässt sich zum einen das Betätigungselement einfach betätigen, gleichzeitig kann der Bauraum für den Druckraum des Betätigungselements kompakt gehalten werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist auf dem Durchgriffselement zumindest eine Federeinrichtung zum Ausüben einer Federkraft zwischen einem Element der zweiten Kupplung und dem Betätigungselement der ersten Kupplung geführt. Auf diese Weise kann ein ständiger Kontakt zwischen dem Element der zweiten Kupplung und dem Betätigungselement bereitgestellt werden, sodass die Zuverlässigkeit der Betätigung der Kupplungsanordnung erhöht wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Federeinrichtung zumindest eine Schraubendruckfehler. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Bereitstellung der Federeinrichtung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung stellt die Federeinrichtung eine Vorspannung zwischen einem verschieblichen Element der ersten Kupplung und einem Betätigungselement der zweiten Kupplung bereit. Damit kann die Kraft durch das Betätigungselement über eine lange Zeit gleichbleibend zur Verfügung gestellt werden, welche vom Betätigungselement auf das Element der zweiten Kupplung wirkt. Mittels der Vorspannung ist es ebenfalls möglich, eine Vorlast auf das Betätigungselement ausüben. Diese Vorlast ermöglicht es, dass aufgrund der sich im Druckraum des Betätigungselements beispielsweise durch Fliehkraft aufbauende Druck das Betätigungselement nicht verschieben kann. Die Zuverlässigkeit bei der Betätigung der Kupplungsanordnung wird damit weiter erhöht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wirkt das Betätigungselement auf seiner radialen Innenseite mit einem verschieblichen Element der ersten Kupplung zur Betätigung der ersten Kupplung zusammen. Diese Weise lässt sich in axialer Richtung ein besonders kompakter Bauraum erreichen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen Durchgriffselement und einem Element der ersten Kupplung zu deren Betätigung eine Aufnahmeeinrichtung zur zumindest teilweisen Aufnahme von zumindest einem Element der Federeinrichtung angeordnet. Damit lässt sich auf einfache Weise die Federanordnung zwischen Durchgriffselement und einem Element der ersten Kupplung anordnen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Aufnahmeeinrichtung zumindest einen Druckring. Ein Druckring bietet den Vorteil, dass beispielsweise ein Federelement einfach abgestützt werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist ein Druckmedium zur Betätigung der Kupplungsanordnung über eine Bohrung einer Welle oder Nabe zuführbar, insbesondere wobei die Bohrung einen schrägen Verlauf aufweist. Vorteil hiervon ist, dass auf einfache Weise ein Druckmedium zugeführt werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine Hilfsantriebseinheit, insbesondere in Form einer Schwungstartmasse, mittels der Kupplungsanordnung an den Antriebsstrang ankoppelbar. Vorteil hiervon ist, dass damit beispielsweise die in der Schwungmasse gespeicherte Energie verwendet werden kann, um einen Verbrennungsmotor zu starten. Damit werden der Verschleiß und die Energie zum Starten eines Verbrennungsmotors reduziert.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
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Dabei zeigt
- 1 ein Getriebe mit einer Kupplungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt in radialer Richtung von innen nach außen.
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1 zeigt ein Getriebe mit einer Kupplungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt in radialer Richtung von innen nach außen.
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In 1 ist im Wesentlichen ein Teil eines Getriebes gezeigt. Über einen Kurbelwellenflansch 26 und einer Kurbelwelleschraube 25 ist eine nicht dargestellte Kurbelwelle mit einer Nabe 13 verbunden. Die Nabe 13 weist auf ihrer Außenseite eine Klauenverzahnung auf. Des Weiteren ist auf der radialen Außenseite der Nabe 13 ein Kupplungslager 22 zur Lagerung einer Kupplung 102, genauer eines mit der Kupplung verbundenen Schwungrads 20 gezeigt. Die als Reibkupplung ausgebildete Kupplung 102 weist in bekannter Weise einen Belagkranz 10, ein Blattfederpaket 11 und eine Mitnehmerscheibe 12 auf. Des Weiteren ist, wie bereits ausgeführt, eine Nabe 13 angeordnet, die eine Klauenverzahnung auf deren radialer Außenseite aufweist. Zur Abdichtung gegenüber einem Fettraum 105 einer zweiten Kupplung 101 ist ein Dichtblech 14 für einen radial innenliegenden Fettraum 105 der zweiten Kupplung 101 angeordnet. Die Kupplung 102 weist weiter ein mit dem Schwungrad 20 verbundenes Gehäuse 1 auf, wobei im Inneren des Gehäuses 1 eine Membranfeder 2 angeordnet ist, welche in bekannter Weise eine Anpressplatte 3 mit Verschleißnachstellung 6 betätigt. Ebenfalls sind in bekannter Weise ein Stützring 4 zur Abstützung der Membranfeder 2 sowie ein Distanzbolzen 5 zur Beabstandung der Membranfeder 2 von der Mitnehmerscheibe 12 angeordnet.
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Weiterhin ist als zweite Kupplung eine Klauenkupplung 101 angeordnet, welche mittels eines Kolbens 36 betätigt wird und die im Drehmomentübertragungsweg von Antrieb zu Abtrieb parallel zur Reibkupplung 102 angeordnet ist, sodass diese eine gemeinsame Trennstelle 106 aufweisen. Der Kolben 36 erstreckt sich im Wesentlichen in radialer Richtung und ist am Ende mit einem Durchgriff 36a in Form eines Fingers versehen, der parallel zur Drehachse erstreckend angeordnet ist. Mittels des Kolbens 36 wird eine Schiebemuffe 35 mit einer Klaueninnen- und -außenverzahnung verschieblich betätigt. Der Kolben 36 betätigt dabei mit seinem Druckgriff 36a einen Einrücker 30 und eine mit diesem verbundene Druckfeder 31 mit Sicherungsring 32. Der Sicherungsring 32 dient dabei als Endanschlag für eine an der Schiebemuffe 35 angeordnete Dichtung 33 eines radial außerhalb eines Kolbendruckraums 43 angeordneten Fettraums 104. Die Finger bzw. der Durchgriff 36a sind dabei radial außerhalb des Druckraums 43 für den Kolben 36 angeordnet. Auf den Fingern 36a sind insbesondere Schraubdruckfedern 31 geführt, die in Reihe zwischen der Membranfeder 2, der Reibkupplung 102 und dem verschiebbaren Teil der Klauenkupplung 101, dem Schiebeelement 35, angeordnet sind. Die Schraubendruckfedern 31 sind insbesondere zwischen dem Schiebeelement 35 der Klauenkupplung 101 und den Membranfedern 2 vorgespannt. In einer weiteren Ausführungsform weist der Kolben 36 auf seiner radial inneren Seite, alternativ auf seiner radialen Außenseite, einen Bereich 36b auf, mit dem dieser auf das Schiebeelement 35 der Klauenkupplung 101 drückt. In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen den Fingern des Kolbens ein Druckring angeordnet zur zumindest teilweisen Aufnahme der Schraubendruckfedern 31. Dieser ist hier in dem Einrücker 30 integriert ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform drücken die Schraubendruckfedern 31 die Klauenverzahnung in eine geschlossene Position und üben eine Vorlast auf den Kolben 36 aus, was verhindert, dass durch den sich im Druckraum 43 des Kolbens 36 durch die Fliehkraft aufbauenden Druck der Kolben 36 verschoben wird.
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In der in 1 gezeigten Position ist der Kolben 36 nicht betätigt und die Klauenkupplung 101 geschlossen. Wird nun der Kolben 36 betätigt durch Beaufschlagung des Kolbendruckraums 43, schiebt dieser die Schiebemuffe 35 in axialer Richtung in 1 von rechts nach links und die Klauenkupplung 101 wird ausgeschoben, die Drehmomentübertragung wird unterbrochen. Die radial innenliegende Klauenverzahnung der Schiebemuffe 35 greift dann nicht mehr in die entsprechende Außenverzahnung der Nabe 13 ein, sodass keine formschlüssige Verbindung mehr bereitgestellt wird; die Klauenkupplung 101 ist dann offen und es können dann keine Drehmomente mehr übertragen werden.
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Die Schiebemuffe 35 kann dabei durch Sintern, Kaltfließpressen, Druckwalzen oder Schmieden hergestellt sein und kann aus Stahl, Sintermetall und/oder Blech bestehen. Die Beschichtung der Schiebemuffe 35 kann dabei aus Kunststoff, Keramik oder Kohlenstoff bestehen und kann mittels Galvanik, Flammspritzen oder mittels eines Plasmaverfahrens aufgebracht werden.
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Der Kolben 36 wird, wie vorstehend ausgeführt, dabei über eine Betätigungseinheit betätigt, indem in den entsprechenden Zwischenraum 43 ein Druckmedium eingeleitet wird. Hierdurch wird der Kolben 36 in axialer Richtung - in 1 von rechts nach links - verschoben. Eine Dichtung 33 für den äußeren Fettraum 104 und, eine berührungslose Dichtung 41 für den radial inneren Fettraum 105, hier in Form eines Blechs ausgebildet, ermöglichen zwei unterschiedliche Fetträume 104, 105 in der Klauenkupplung 101. Darüber hinaus dichtet ein Gehäuse 34 der Klauenkupplung 101 über einen Dichtring mit Buchse bzw. mittels einer Kolbendichtung 39 den Kolbendruckraum 43 ab.
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Die Klauenkupplung 101 ist weiterhin mit einem Torsionsdämpfer 27 (Primärseite) bzw. Sekundärseite 28 verbunden. Eine schräg verlaufende radiale Bohrung 103 in der Eingangsnabe 13 führt sich sammelndes Fett im radial inneren Fettraum 105 durch den entsprechenden schrägen Verlauf durch die Fliehkraft zu der Klauenverzahnung auf der Außenseite der Eingangsnabe 13 und ermöglicht so eine geringe Reibung bzw. eine zuverlässige Schmierung.
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Zusammenfassend werden also bei Betätigung des Kolbens 36 gleichzeitig die zumindest zwei Kupplungen 101, 102 betätigt.
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Insgesamt stellt zumindest eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zumindest die folgenden Merkmale und/oder Vorteile bereit:
- In einer Ausführungsform wird ein gemeinsames Betätigungselement 36, insbesondere ein Kolben, bereitgestellt, welches sowohl eine Klauenkupplung 101 als auch eine Reibungskupplung 102 betätigt. In einer weiteren Ausführungsform wird der Kolben 36 dabei auf einer primärseitigen Zwei-Massen-Schwungrad-Nabe geführt (in 1 nicht gezeigt). In einer weiteren Ausführungsform wird das Druckmedium zur Betätigung des Kolbens 36 beispielsweise durch eine Getriebeeingangswelle oder Zwischenwelle zugeführt (in 1 nicht gezeigt). In einer weiteren Ausführungsform weist der Kolben 36 ein oder mehrere Finger 36a auf, die durch Teile der Klauenkupplung 101 hindurchgreifen und die Membranfederzungen 2 der Reibkupplung 102 betätigen. In einer weiteren Ausführungsform sind die Finger 36a dabei radial außerhalb eines Druckraums 43 für den Kolben 36 angeordnet. Auf den Fingern 36a sind insbesondere Schraubdruckfedern 31 geführt, die in Reihe zwischen der/den Membranfeder/n 2 der Reibkupplung 102 und dem verschiebbaren Teil der Klauenkupplung 101, also dem Schiebeelement 35 mit Dichtung 33 angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform sind die Schraubendruckfedern 31 zwischen dem verschieblichen Teil der Klauenkupplung 101 und der/n Membranfeder/n 2 vorgespannt. In einer weiteren Ausführungsform weist der Kolben 36 auf seiner radial inneren Seite, alternativ auf seiner radialen Außenseite, einen Bereich 36b auf, mit dem dieser auf den verschieblichen Teil 35, 33 der Klauenkupplung 101 drückt. In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen den Fingern 36a des Kolbens 36 ein Druckring (nicht separat in 1 dargestellt) angeordnet zur zumindest teilweisen Aufnahme der Schraubendruckfedern 31. In einer weiteren Ausführungsform drücken die Schraubendruckfedern 31 die Klauenverzahnung in eine geschlossene Position und üben eine Vorlast auf den Kolben 36 aus, was verhindert, dass der im Druckraum 43 des Kolbens durch die Fliehkraft aufbauende Druck den Kolben verschiebt.
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Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsform zumindest einen der folgenden Vorteile auf:
- • Kleiner Bauraum.
- • Zuverlässige Betätigung.
- • Einfacher Aufbau.
- • Zuverlässige Schmierung.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Membranfeder
- 3
- Anpressplatte
- 4
- Stützring
- 5
- Distanzbolzen
- 6
- Verschleißnachstellung
- 10
- Belagkranz
- 11
- Blattfederpaket
- 12
- Mitnehmerscheibe / Eingangsnabe mit Tangentialblattfederanbindung
- 13
- Nabe mit Klauenverzahnung außen
- 14
- Dichtblech - Fettraum innen
- 20
- Schwungrad
- 21
- Einpressmutter
- 22
- Kupplungslager
- 25
- Kurbelwellenschraube
- 26
- Kurbelwellenflansch
- 27
- Torsionsdämpfer Primärseite
- 28
- Torsionsdämpfer Sekundärseite
- 30
- Einrücker
- 31
- Druckfeder
- 32
- Sicherungsring
- 33
- Dichtung Fettraum außen
- 34
- Betätigungsgehäuse mit Innenverzahnung Klaue
- 35
- Schiebemuffe Klaue mit Innen- und Außenverzahnung
- 36
- Kolben
- 36a
- Durchgriffstruktur / Finger
- 36b
- radial verlaufender Bereich Kolben
- 37
- Kolbendichtung außen
- 38
- Radialwellendichtring
- 39
- Dichtring mit Buchse / Kolbendichtung
- 40
- Metallring
- 41
- Dichtblech Fettraum innen
- 42
- Dichtung Fettraum außen
- 43
- Betätigungseinheit / Druckraum Kolben
- 44
- Abtriebsnabe
- 100
- Kupplungsanordnung
- 101,102
- Kupplung
- 103
- Bohrung
- 104
- Fettraum radial außen
- 105
- Fettraum radial innen
- 106
- gemeinsame Trennstelle Kupplungsanordnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 2604228 A1 [0004]
- DE 10136899 A1 [0004]
- DE 102009045562 A1 [0005]
