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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine hydraulisch betätigte Kupplung und insbesondere eine hydraulisch betätigte Kupplung mit einem Kupplungskolben, der durch einen Ausgleichsdamm betätigt.
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Hintergrund
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Hybridmodule mit hydraulisch betätigten Kupplungen sind bekannt. Ein Beispiel ist in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2019/0283565 derselben Anmelder mit dem Titel SHAFT FLOW COUPLER FOR HYBRID ASSEMBLY gezeigt, die hiermit durch Bezugnahme als im vollen Umfang hierin aufgenommen gilt.
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Kurzdarstellung
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Beispielaspekte umfassen im weitesten Sinne eine hydraulisch betätigte Kupplung für einen Fahrzeugantriebsstrang, der eine Nabe, einen Kolben und einen Ausgleichsdamm beinhaltet. Der Kolben ist zur Nabe an einem Kolbenaußendurchmesser und an einem Kolbeninnendurchmesser abgedichtet. Der Kolben weist eine Vielzahl von Axialvorsprüngen auf, um eine Axialkraft an die Kupplungsscheibe anzulegen. Der Ausgleichsdamm ist zur Nabe an einem Ausgleichsdamm-Außendurchmesser abgedichtet. Der Ausgleichsdamm weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, um die Vielzahl von Axialvorsprüngen aufzunehmen. In einer beispielhaften Ausführungsform sind der Kolbenaußendurchmesser und der Ausgleichsdamm-Außendurchmesser axial ausgerichtet. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die hydraulisch betätigte Kupplung eine Vielzahl von Dichtungen, die jeweils an einem der Vielzahl von Axialvorsprüngen installiert sind, um die Vielzahl von Axialvorsprüngen für die Vielzahl von Öffnungen abzudichten.
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In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die hydraulisch betätigte Kupplung eine Kolbenrückstellfeder, um den Kolben vom Ausgleichsdamm wegzudrücken. In einigen beispielhaften Ausführungsformen weist die Nabe eine erste Radialwand auf und der Kolben weist eine zweite Radialwand auf, die die erste Radialwand berührt, wenn der Kolben vom Ausgleichsdamm weg verschoben ist. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die zweite Radialwand eine Vielzahl von Wandsegmenten, die jeweils einen Abschnitt eines jeweiligen erhabenen Kolbenbereichs umfassen. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die Nabe einen Ölkanal, der axial zwischen dem Kolben und dem Ausgleichsdamm angeordnet ist. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet der Ausgleichsdamm eine Vielzahl von Durchflussbohrungen, die radial nahe dem Kolbeninnendurchmesser angeordnet sind.
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In einigen beispielhaften Ausführungsformen beinhaltet die hydraulisch betätigte Kupplung eine erste Dichtung und eine zweite Dichtung. Der Kolben weist eine erste Dichtungsnut am Kolbenaußendurchmesser auf und der Ausgleichsdamm weist eine zweite Dichtungsnut am Ausgleichsdamm-Außendurchmesser auf. Die erste Dichtung ist in der ersten Dichtungsnut angeordnet und die zweite Dichtung ist in der zweiten Dichtungsnut angeordnet. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die Nabe eine nach innen weisende Umfangswand, die die erste Dichtung und die zweite Dichtung berührt. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die hydraulisch betätigte Kupplung einen Sprengring. Die Nabe weist eine Sprengringnut auf und der Sprengring ist in der Sprengringnut installiert, um den Ausgleichsdamm axial zurückzuhalten. In einer beispielhaften Ausführungsform bildet die Nabe einen Abschnitt eines Rotorträgers eines Hybridmoduls.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im weitesten Sinne ein Hybridmodul, das die hydraulisch betätigte Kupplung, ein Gehäuse mit einer Trennwand und ein Lager beinhaltet, das die Nabe an der Trennwand trägt. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet das Hybridmodul einen Sprengring. Die Trennwand beinhaltet eine dritte Dichtungsnut und die dritte Dichtung ist in der dritten Dichtungsnut installiert, um die Nabe zur Trennwand abzudichten. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die Trennwand einen ersten Betätigungskanal, und die Nabe beinhaltet einen zweiten Betätigungskanal, der hydraulisch mit dem ersten Betätigungskanal verbunden ist, um dem Kolben einen Hydraulikdruck bereitzustellen, um ein Kupplungspaket zu klemmen.
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In einigen beispielhaften Ausführungsformen weist die Nabe einen ersten Ölkanal auf, der axial zwischen dem Kolben und dem Ausgleichsdamm angeordnet ist, und die Trennwand weist einen Kühlkanal auf, der hydraulisch mit dem ersten Ölkanal verbunden ist, um der hydraulisch betätigten Kupplung ein Ausgleichsöl bereitzustellen. In einigen beispielhaften Ausführungsformen beinhaltet das Hybridmodul eine Kupplungsscheibe. Der Rotorträger weist einen sich nach innen erstreckenden Keil auf und die Kupplungsscheibe weist einen sich nach außen erstreckenden Keil auf, der auf dem sich nach innen erstreckenden Keil installiert ist. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet das Hybridmodul den Rotorträger. Der Rotorträger beinhaltet einen zweiten Ölkanal, sodass Kühlöl vom Kühlkanal durch den ersten Ölkanal, an der Kupplungsscheibe vorbei, und durch den zweiten Ölkanal strömt.
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Figurenliste
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- 1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht der oberen Hälfte eines Hybridmoduls gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
- 2 veranschaulicht eine Detailansicht eines hydraulisch betätigten Kupplungsabschnitts des Hybridmoduls von 1.
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Ausführliche Beschreibung
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es versteht sich, dass gleiche Bezugszeichen, die in unterschiedlichen Zeichnungsansichten vorkommen, identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente bezeichnen. Ebenso versteht sich, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind bestimmte strukturelle und funktionelle Details, die hierin offenbart sind, nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann zu lehren, die Ausführungsformen auf verschiedene Weise anzuwenden. Wie der Fachmann verstehen wird, können verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen dargestellter Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit der Lehre dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Realisierungsformen erwünscht sein.
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Die hierin verwendete Terminologie dient der Beschreibung bestimmter Aspekte und soll den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken. Sofern nicht anders definiert, ist sämtlichen hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffen die gleiche Bedeutung eigen, die ihnen der Fachmann dem Gebiet zuschreibt, zu dem diese Offenbarung gehört. Obwohl beliebige Verfahren, Vorrichtungen oder Materialien, die den vorliegend beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, bei der Anwendung oder beim Testen der Offenbarung verwendet werden können, werden nun die folgenden beispielhaften Verfahren, Vorrichtungen und Materialien beschrieben.
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Die nachstehende Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf 1 und 2. 1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht der oberen Hälfte eines Hybridmoduls 100 gemäß einem beispielhaften Aspekt der Offenbarung. 2 veranschaulicht eine Detailansicht eines hydraulisch betätigten Kupplungsabschnitts des Hybridmoduls 100. Eine hydraulisch betätigte Kupplung 102 ist für einen Fahrzeugantriebsstrang vorgesehen. Die Kupplung 102 beinhaltet eine Nabe 104, einen Kolben 106 und einen Ausgleichsdamm 108. Der Kolben ist zur Nabe an einem Kolbenaußendurchmesser 110 und einem Kolbeninnendurchmesser 112 abgedichtet.
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Der Kolben 106 beinhaltet einen Axialvorsprung 114, um eine Axialkraft an die Kupplungsscheibe anzulegen, wie nachstehend ausführlicher beschrieben. Obwohl die Querschnittsansicht von 1 und 2 nur einen einzelnen Axialvorsprung 114 darstellt, beinhaltet der Kolben 106 zusätzliche Axialvorsprünge (nicht dargestellt), die in Umfangsrichtung an einem gleichen Radius wie der Axialvorsprung 114 verteilt sind. Der Ausgleichsdamm 108 ist zur Nabe am Ausgleichsdamm-Außendurchmesser 116 abgedichtet und beinhaltet eine Öffnung 118 zum Aufnehmen des Axialvorsprungs 114. Ähnlich wie bei den vorstehend beschriebenen Axialvorsprüngen beinhaltet der Ausgleichsdamm 108 mehrere Öffnungen 118, die jeweils mit einem Axialvorsprung 114 ausgerichtet sind. Die hydraulisch betätigte Kupplung 102 weist eine Anzahl von Öffnungen 118 auf, die einer Anzahl von Axialvorsprüngen 114 gleicht.
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Wie aus den Figuren ersichtlich ist, sind der Kolbenaußendurchmesser 110 und der Ausgleichsdamm-Außendurchmesser 116 axial ausgerichtet. Mit anderen Worten, die beiden Außendurchmesser sind in Axialrichtung ausgerichtet und weisen denselben Radius von der Mittelachse 120 auf. Die hydraulisch betätigte Kupplung 102 beinhaltet eine Dichtung 122, die am Axialvorsprung 114 installiert ist, um Axialvorsprünge zum Ausgleichsdamm 108 abzudichten. Wie vorstehend erörtert, beinhaltet der Kolben 106 mehrere Vorsprünge 114, die jeweils mit einer Dichtung 122 versehen sind, um den Vorsprung in einer Öffnung 118 des Ausgleichsdamms 108 abzudichten. Mit anderen Worten, die hydraulisch betätigte Kupplung 102 beinhaltet eine Anzahl von Dichtungen 122, die der Anzahl von Axialvorsprüngen 114 gleicht.
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Die hydraulisch betätigte Kupplung 102 beinhaltet eine Kolbenrückstellfeder 124, um den Kolben vom Ausgleichsdamm wegzudrücken. Die Nabe 104 beinhaltet eine Radialwand 126, der Kolben 106 beinhaltet eine Radialwand 128, die die Radialwand 126 berührt, wenn der Kolben vom Ausgleichsdamm weg verschoben ist. Mit anderen Worten, die Berührung zwischen der Radialwand 126 und 128 begrenzt eine Axialbewegung des Kolbens 106 vom Ausgleichsdamm 108 weg.
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Die Radialwand 128 beinhaltet mehrere Wandsegmente. Jedes Wandsegment ist ein Abschnitt eines jeweiligen erhabenen Kolbenbereichs 130. Mit anderen Worten, der Kolben beinhaltet erhabene Bereiche 130 mit jeweiligen Wandsegmenten, die die Radialwand 126 berühren, wenn der Kolben vom Ausgleichsdamm weg verschoben ist. Der Raum zwischen den erhabenen Bereichen ermöglicht, dass sich Fluid (und Druck) auf einer Gesamtheit der Kolbenfläche zwischen dem Kolbenaußendurchmesser und dem Kolbeninnendurchmesser aufbauen. Wenn die erhabenen Bereiche weggelassen würden, könnten die Radialwände des Kolbens und der Nabe einander abdichten, und wenn der Hydraulikdruck erhöht würde, könnte die Axialkraft des auf die Kupplungsscheibe wirkenden Kolbens schnell zunehmen, wenn die Kolbenfläche dem erhöhten Druck ausgesetzt ist, da die Radialwände nicht abgedichtet wären. Anderenfalls ermöglichen die erhabenen Bereiche eine sanftere Kraftanwendung vom Kolben auf die Kupplungsscheibe.
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Die Nabe 104 beinhaltet einen Ölkanal 132, der axial zwischen dem Kolben und dem Ausgleichsdamm angeordnet ist, und der Ausgleichsdamm 108 beinhaltet eine Durchflussbohrung 134, die radial nahe dem Kolbeninnendurchmesser angeordnet ist. Obwohl die Querschnittsansicht von 1 und 2 nur eine einzelne Durchflussbohrung 134 darstellt, kann der Ausgleichsdamm 108 zusätzliche Durchflussbohrungen (nicht dargestellt) beinhalten, die in Umfangsrichtung am selben Radius wie die Durchflussbohrung 134 verteilt sind.
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Die hydraulisch betätigte Kupplung 102 beinhaltet eine Dichtung 136 und eine Dichtung 138. Der Kolben 106 beinhaltet eine Dichtungsnut 140 am Außendurchmesser 110 und der Ausgleichsdamm 108 beinhaltet eine Dichtungsnut 142 am Außendurchmesser 116. Die Dichtung 136 ist in einer Dichtungsnut 140 angeordnet und die Dichtung 138 ist in einer Dichtungsnut 142 angeordnet. Die Nabe 104 beinhaltet eine nach innen weisende Umfangswand 144, die die Dichtung 140 und die Dichtung 142 berührt. Eine Dichtung 139 ist in einer Dichtungsnut 143 in der Nabe 104 installiert, um den Kolbeninnendurchmesser 112 zur Nabe 104 abzudichten. Die hydraulisch betätigte Kupplung 102 beinhaltet einen Sprengring 146. Die Nabe 104 beinhaltet eine Sprengringnut 148 und der Sprengring ist in der Sprengringnut installiert, um den Ausgleichsdamm axial zurückzuhalten. Wie aus 1 ersichtlich ist, bildet die Nabe 104 einen Abschnitt eines Rotorträgers 150 des Hybridmoduls 102.
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Das Hybridmodul 102 beinhaltet die hydraulisch betätigte Kupplung 102, ein Gehäuse 152 einschließlich einer Trennwand 154 und ein Lager 156, das die Nabe 104 an der Trennwand trägt. Das Hybridmodul 102 beinhaltet eine Dichtung 158. Die Trennwand 154 beinhaltet eine Dichtungsnut 160 und die Dichtung 158 ist in der Dichtungsnut 160 installiert, um die Nabe zur Trennwand abzudichten. Eine in einer Dichtungsnut 161 installierte Dichtung 159 dichtet die Nabe in ähnlicher Weise zur Trennwand ab. Die Trennwand 154 beinhaltet einen Betätigungskanal 162 und die Nabe 104 beinhaltet einen Betätigungskanal 164, der hydraulisch mit einem Betätigungskanal 162 verbunden ist, um dem Kolben einen Hydraulikdruck bereitzustellen, um ein Kupplungspaket 166 zu klemmen.
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Die Nabe 104 beinhaltet den Ölkanal 132, der axial zwischen dem Kolben und dem Ausgleichsdamm angeordnet ist, und die Trennwand 154 beinhaltet einen Kühlkanal 168, der hydraulisch mit dem ersten Ölkanal 132 verbunden ist, um der hydraulisch betätigten Kupplung ein Ausgleichsöl bereitzustellen. Das Hybridmodul 102 beinhaltet eine Kupplungsscheibe 170. Der Rotorträger 150 beinhaltet einen sich nach innen erstreckenden Keil 172 und die Kupplungsscheibe 170 beinhaltet einen sich nach außen erstreckenden Keil 174, der auf dem sich nach innen erstreckenden Keil installiert ist. Das Hybridmodul 102 beinhaltet einen Rotorträger 150. Der Rotorträger beinhaltet einen Ölkanal 176, sodass Kühlöl vom Kühlkanal 168 durch den Ölkanal 132, an der Kupplungsscheibe vorbei, und durch den Ölkanal 176 strömt.
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Das Anlegen von Druck und Ausgleichsdruck wird nun erörtert. Wenn ein Einrücken der Kupplung gewünscht wird, wird Druck durch den Trennwand-Betätigungskanal 162 eingeleitet und strömt durch den Naben-Betätigungskanal 164 in die Kammer 178 zwischen dem Kolben und der Nabe. Die Dichtungen 136 und 139 dichten den Kolben zur Nabe ab, um den Anlegedruck aufzunehmen. Erhabene Bereiche 130 stellen sicher, dass Druck auf die Gesamtheit des Betätigungsbereichs von Kolben 106 wirkt. Währenddessen erfolgt Durchfluss vom Trennwand-Kühlkanal 138 durch den Nabenölkanal 132 in die Kammer 180 zwischen dem Kolben und dem Ausgleichsdamm. Öl wird teilweise aufgrund der Dichtung 138 zwischen dem Ausgleichsdamm und der Nabe und der Dichtungen 122 zwischen dem Ausgleichsdamm und dem Kolbenvorsprung in der Kammer zurückgehalten. Sobald das Öl die Kammer 180 gefüllt hat, tritt Öl durch die Durchflussbohrung 134 am Ausgleichsdamm vorbei aus, um das Kupplungspaket 166 zu kühlen. Der Radius der Durchflussbohrung 134 ist strategisch angeordnet, um einen Öldurchmesser des Öls in einer Kammer 180 auf dem gleichen Niveau wie den Innendurchmesser 112 des Kolbens 106 zu halten, um einen dynamischen Effekt des rotierenden Öls in einer Betätigungskammer 178 auszugleichen und sicherzustellen, dass die Kolbenkraft nur proportional ist, um Druck anzulegen. Sobald der Druck in der Kammer 178 den Kolben 106 mit ausreichender Kraft betätigt, beginnt die Feder 124 zu komprimieren und die Vorsprünge 114 legen Kraft an die Kupplungsscheibe 170 an, wodurch das Kupplungspaket 166 in Eingriff gelangt.
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Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Ansprüche umfasst sind. Bei den in der Beschreibung verwendeten Wörtern handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Wörter und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Offenbarung zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt sind. Zwar hätten verschiedene Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden können, der Fachmann erkennt jedoch, dass bei einem oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften ein Kompromiss eingegangen werden kann, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Realisierungsform abhängen. Diese Attribute können unter anderem und ohne auf diese beschränkt zu sein, Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. einschließen. Sofern Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Realisierungsformen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, liegen diese Ausführungsformen daher nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können bei bestimmten Anwendungen wünschenswert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Hybridmodul
- 102
- Hydraulisch betätigte Kupplung
- 104
- Nabe
- 106
- Kolben
- 108
- Ausgleichsdamm
- 110
- Kolbenaußendurchmesser
- 112
- Kolbeninnendurchmesser
- 114
- Axialvorsprung (Kolben)
- 116
- Ausgleichsdamm-Außendurchmesser
- 118
- Öffnung (Ausgleichsdamm)
- 120
- Mittelachse
- 122
- Dichtung (Vorsprung)
- 124
- Kolbenrückstellfeder
- 126
- Radialwand (Nabe, erste)
- 128
- Radialwand (Kolben, zweite)
- 130
- Erhabener Kolbenbereich
- 132
- Ölkanal (Nabe, erste)
- 134
- Durchflussbohrung (Ausgleichsdamm)
- 136
- Dichtung (Kolben, erste)
- 138
- Dichtung (Ausgleichsdamm, zweite)
- 139
- Dichtung (Nabe)
- 140
- Dichtungsnut (Kolben, erste)
- 142
- Dichtungsnut (Ausgleichsdamm, zweite)
- 143
- Dichtungsnut (Nabe)
- 144
- Nach innen weisende Umfangswand (Nabe)
- 146
- Sprengring
- 148
- Sprengringnut (Nabe)
- 150
- Rotorträger
- 152
- Gehäuse
- 154
- Trennwand
- 156
- Lager (Nabe zu Trennwand)
- 158
- Dichtung (Trennwand, dritte)
- 159
- Dichtung (Trennwand)
- 160
- Dichtungsnut (Trennwand, dritte)
- 161
- Dichtungsnut (Trennwand)
- 162
- Betätigungskanal (Trennwand, erster)
- 164
- Betätigungskanal (Nabe, zweiter)
- 166
- Kupplungspaket
- 168
- Kühlkanal (Trennwand)
- 170
- Kupplungsscheibe
- 172
- Sich nach innen erstreckender Keil (Rotorträger)
- 174
- Sich nach außen erstreckender Keil (Kupplungsscheibe)
- 176
- Ölkanal (Rotorträger, zweiter)
- 178
- Kammer (Kolben/Nabe)
- 180
- Kammer (Kolben/Ausgleichsdamm)
