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Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul umfassend ein Gehäuse mit einer darin aufgenommenen Mehrfachkupplung mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten Kupplungseinrichtung und einem axial endständigen Träger, sowie eine Elektromaschine.
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In modernen Kraftfahrzeugen kommen zunehmend Hybridmodule zum Einsatz, die die Möglichkeit bieten, das Fahrzeug entweder über einen Brennkraftmotor oder über eine Elektromaschine betreiben zu können. Über die Mehrfachkupplung, umfassend drei separate Kupplungseinrichtungen, üblicherweise als K0, K1 und K2 benannt, ist ein entsprechender Kuppelbetrieb zum nachgeschalteten Getriebe möglich. Die K0-Kupplung ermöglicht es, die Brennkraftmaschine am Antriebsstrang an- und abzukoppeln. Hierüber kann also der Drehmomentübergang entweder von der Brennkraftmaschine zum Getriebe oder von der Elektromaschine zum Getriebe gesteuert werden. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Hybridmoduls ist bekannt.
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Stets besteht die Anforderung, ein solches Hybridmodul möglichst kompakt auszugestalten, um den oft geringen gegebenen Bauraum bestmöglich auszunutzen bzw. das Hybridmodul integrieren zu können, wobei gleichzeitig natürlich der Betrieb des Hybridmoduls sowie insbesondere die Schmiermittelversorgung sichergestellt werden muss.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Hybridmodul anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß ein Hybridmodul vorgesehen, umfassend ein Gehäuse mit einer darin aufgenommenen Mehrfachkupplung mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten Kupplungseinrichtung und einem axial endständigen Träger, sowie eine Elektromaschine, die achsparallel am Hybridmotorgehäuse angeordnet und über eine ein Drehmoment übertragende Zahnradverbindung mit der Mehrfachkupplung gekoppelt ist, wobei das Gehäuse entweder über einen am Träger axial und radial anschließenden Gehäusedeckelabschnitt oder über eine am Träger axial anschießende Getriebewand eines nachgeschalteten Getriebes axial geschlossen ist, wobei ein der Mehrfachkupplung zuzuführendes Schmiermittel dem Träger entweder radial über wenigstens eine Zuleitung oder axial über wenigstens eine Zuleitung zuführbar ist.
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Das erfindungsgemäße Hybridmodul ist einerseits äußerst kompakt aufgebaut, so dass es aufgrund seiner Kompaktheit auch bei geringem Bauraum integriert werden kann. Gleichzeitig bietet es aber auch die Möglichkeit, das geforderte Drehmoment übertragen zu können, wie auch eine entsprechende Schmiermittelzufuhr für die Mehrfachkupplung sichergestellt ist. Die Elektromaschine ist achsparallel und radial nach außen versetzt bezüglich der kupplungsseitigen Abtriebswelle am Gehäuse angeordnet, ist also unmittelbar daran befestigt. Um das Drehmoment von der Elektromaschine zur Abtriebswelle übertragen zu können, ist eine Zahnradverbindung vorgesehen, über die die Elektromaschine mit der Mehrfachkupplung gekoppelt ist. Diese Zahnradverbindung umfasst ein über die Elektromaschine angetriebenes erstes Zahnrad, das mit einem kupplungsseitig vorgesehenen zweiten Zahnrad kämmt. Das heißt, dass zwei spezifische Schnittstellen zwischen dem Gehäuse und der achsparallelen Elektromaschine gegeben sind, nämlich zum einen die Zahnradverbindung, über die das geforderte Drehmoment übertragen werden kann, zum anderen die gehäuseseitige Anbindung der Elektromaschine direkt am Hybridmodulgehäuse, wo sie entsprechend angeschraubt ist.
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Eine weitere Schnittstelle ist innerhalb des Hybridmodulgehäuses vorgesehen, nämlich bezüglich des axialen Abschlusses des Gehäuses, der unterschiedlich ausgeführt sein kann. Gemäß einer ersten Variante kann das Gehäuse über einen Gehäusedeckelabschnitt des Hybridmodulgehäuses selbst axial geschlossen werden, wozu dieser Gehäusedeckelabschnitt an einem Träger der Mehrfachkupplung, der koaxial zur Abtriebswellenachse angeordnet ist, axial und radial anschließt. Der Gehäusedeckelabschnitt ist über eine Reihe von Verbindungsschrauben fest mit dem Träger verschraubt. Hierüber bildet sich also ein geschlossenes, kompaktes System aus, resultierend aus der axialen und radialen Schachtelung von Träger und Gehäusedeckelabschnitt und deren unmittelbarer Verbindung. Die Schmiermittelzufuhr erfolgt in diesem Fall radial zu dem Träger der Mehrfachkupplung, üblicherweise ein Stahlträger, nachdem axial gesehen das Getriebe angeflanscht und mit der Kupplungsabtriebswelle gekoppelt wird.
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Alternativ dazu kann der Gehäuseabschluss des Hybridmodulgehäuses aber auch durch eine Getriebewand des nachgeschalteten Getriebes selbst erfolgen, das heißt, dass die Getriebewand quasi hybridmodulseitig integriert wird. Diese Getriebewand ist dem Träger respektive Stahlträger axial direkt nachgeschaltet, so dass eine direkte Verschraubung der Getriebewand mit dem Träger erfolgen kann und eine interne Verschraubung zwischen dem Gehäuse und dem Stahlträger nicht erforderlich ist. Diese Ausgestaltung ist insbesondere in Bezug auf eine Verkürzung des axialen Bauraums zweckmäßig, da letztlich die Wandstärke des Gehäusedeckelabschnitts quasi entfallen kann, da dieser für den Gehäuseabschluss nicht erforderlich ist. Dies führt des Weiteren aber auch dazu, dass das Gehäuse des Hybridmoduls wesentlich reduzierter und einfacher konzipiert werden kann, auch was das Gewicht angeht. Die Schmiermittelzufuhr kann in diesem Fall entweder wie bereits bei der ersten Variante beschrieben radial zum Träger erfolgen, sie kann aber auch, in diesem Fall bevorzugt, axial erfolgen, nämlich über die Getriebewand selbst, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.
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Insgesamt zeichnet sich das erfindungsgemäße Hybridmodul durch einen hohen Grad an Kompaktheit aus, wenngleich sämtliche Funktionen sichergestellt und auch eine entsprechende Schmiermittelversorgung gegeben ist.
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Ausgehend von der ersten Erfindungsvariante mit das Gehäuse axial schließendem Gehäusedeckelabschnitt kann in Weiterbildung der Erfindung am das Gehäuse axial schließenden Gehäusedeckelabschnitt eine die Zuleitung bildende Radialbohrung vorgesehen sein, die in einer am Träger vorgesehenen Radialbohrung mündet. In diesem Fall wird also über eine Radialbohrung die Schmiermittelzufuhr zum Träger sichergestellt, von wo aus das Schmiermittel weiter verteilt wird, um den einzelnen drei Kupplungseinrichtungen zugeführt zu werden. Die Radialbohrung mündet außenseitig am Gehäusedeckelabschnitt, so dass daran eine entsprechende Schmiermittelzuleitung angeschlossen werden kann.
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Eine radiale Schmiermittelzufuhr ist aber auch im Rahmen der zweiten Erfindungsvariante mit dem Gehäuseabschluss über die Getriebewand denkbar. In diesem Fall würde ein entsprechender Gehäusewandabschnitt des Gehäuses, der axial benachbart zur Getriebewand positioniert ist, mit einer entsprechenden Radialbohrung versehen, über die der Schmiermittelzustrom erfolgen kann.
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Alternativ zur Ausbildung der Schmiermittelzuleitung über eine am Gehäusedeckelabschnitt ausgebildete Radialbohrung ist es auch denkbar, ein die Zuleitung bildendes Zuführrohr vorzusehen, das in einer am Träger vorgesehenen Radialbohrung mündet. Diese Ausgestaltung ist zweckmäßig, wenn der Gehäusewandabschnitt insbesondere zur Gewichtseinsparung möglichst reduziert ausgeführt ist und es möglich ist, über ein solches Zuführrohr, das wesentlich leichter ist als ein entsprechender Gehäuseabschnitt, die Schmiermittelzuführung vorzunehmen. Dieses Zuführrohr mündet in einer entsprechenden trägerseitigen Radialbohrung, also wiederum direkt am Träger selbst.
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Dabei ist es denkbar, dass ein Radialabschnitt des Trägers in eine über einen Deckelrandabschnitt radial nach außen begrenzte Ausnehmung des Gehäusedeckelabschnitts eingreift, wobei sich das Zuführrohr durch die Ausnehmung erstreckt und eine Bohrung im Deckelrandabschnitt durchgreift. Der Deckel ist also insbesondere zur Gewichtsersparnis entsprechend reduziert und mit einer Ausnehmung versehen, durch die sich das Zuführrohr erstreckt. Mit einem Ende mündet es in der entsprechenden Radialbohrung des Trägers, mit dem anderen Ende durchgreift es eine Bohrung in einem Deckelrandabschnitt, der die Ausnehmung radial außenseitig abschließt, wobei in diesem Bereich auch der Anschluss des Zuführrohres an eine entsprechende Zuführleitung erfolgt.
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Ist eine Getriebewand vorgesehen, über die der axiale Gehäuseabschluss erfolgt, so erfolgt bevorzugt eine axiale Schmiermittelzufuhr zum Träger, mit dem die Getriebewand entsprechend verschraubt ist. Hierzu ist die Getriebewand mit einer geeigneten Axialbohrung versehen, die in einer am Träger vorgesehenen Axialbohrung mündet, wobei die trägerseitige Axialbohrung auch des Weiteren in eine zu einer Ausgangswelle der Mehrfachkupplung mündende Radialbohrung übergehen kann, je nachdem, wie konkret die Schmiermittelversorgung respektive der nachgeschaltete Schmiermittelpfad ausgelegt ist. Hier erfolgt also eine axiale Schmiermittelzuführung unmittelbar aus dem Getriebe heraus, was besonders einfach ist, da der Träger und die Getriebewand ohnehin axial flächig aneinander anliegen, so dass über zwei einfache, ineinander übergehende Axialbohrungen die Schmiermittelversorgung aus dem Getriebe heraus sichergestellt werden kann.
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Im Gehäuse selbst kann des Weiteren eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen sein, die dazu dient, entsprechende Drehmomentschwankungen zu bedämpfen, wobei eine solche Dämpfungseinrichtung entweder trocken oder nass arbeiten kann. Ebenso ist es möglich, im Gehäuse ein Fliehkraftpendel zu integrieren.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls einer ersten Variante,
- 2 eine vergrößerte Teilansicht des Hybridmoduls aus 1 im Bereich der Mehrfachkupplung,
- 3 eine Perspektivansicht des Hybridmoduls aus 1 unter Darstellung der Schmiermittelzuführung,
- 4 eine Perspektivansicht des Hybridmodulgehäuses,
- 5 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls einer zweiten Ausführungsform,
- 6 eine Perspektivansicht des Hybridmoduls aus 5,
- 7 eine vergrößerte Detailansicht des Bereiche VII aus 5, und
- 8 eine Perspektivansicht des Hybridmodulgehäuses der zweiten Variante.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Hybridmodul 1 mit Elektromaschine 2. Das Hybridmodul 1 umfasst ein Gehäuse 3, in dem eine Mehrfachkupplung 4 umfassend eine erste Kupplungseinrichtung 5, üblicherweise auch KO-Kupplung genannt, eine zweite Kupplungseinrichtung 6, üblicherweise K1-Kupplung genannt, und eine dritte Kupplungseinrichtung 7, üblicherweise K2-Kupplung genannt, vorgesehen ist. Der grundsätzliche Aufbau einer solchen Mehrfachkupplung und deren Funktion ist hinlänglich bekannt. Die KO-Kupplung dient zum An- und Abkoppeln der Brennkraftmaschine, die zur linken Seite des Hybridmoduls 1 angebunden ist, sowie zur Zuschaltung der Elektromaschine 2. Das jeweilige Drehmoment kann über die Mehrfachkupplung 4 auf eine Abtriebswellenanordnung 8, die hier nur teilweise dargestellt ist, gegeben werden, von wo aus das Drehmoment dem rechts anschließenden Getriebe zugeführt wird.
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Die Elektromaschine 2 ist, wie 1 zeigt, radial nach außen versetzt angeordnet, jedoch direkt am Gehäuse 3 des Hybridmoduls 1 angeschraubt. Um das Drehmoment übertragen zu können, ist eine Zahnradverbindung 9 vorgesehen, umfassend ein direkt mit dem Ausgang der Elektromaschine 2 verbundenes Zahnrad 10, das mit einem hybridmodulseitigen Zahnrad 11, das über ein entsprechendes Wälzlager 12 an einem Träger 13, üblicherweise ein Stahlträger, drehgelagert ist, kämmt.
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Das Gehäuse 3 weist, siehe insbesondere auch 3, einen Gehäusedeckelabschnitt 14 auf, der sich, siehe die Schnittansicht gemäß 1, sowohl radial als auch axial an den Träger 13 anschließt, das heißt, dass beide quasi axial und radial verschachtelt sind. Über diverse Verbindungsschrauben 15 ist der Gehäusedeckelabschnitt 14 fest mit dem Träger 13 verbunden, wobei, siehe 3, der axiale Abschluss des Gehäuses 3 sowohl durch den innenliegenden Träger 13 als auch über den ihn radial umgreifenden Gehäusedeckelabschnitt 14 gegeben ist.
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Die Zuführung des Schmiermittels, das zur Versorgung der Kupplungseinrichtungen 5, 6, 7 dient, erfolgt bei dieser Ausgestaltung von radial außerhalb des Gehäuses 3. Bei dem gezeigten Beispiel, siehe 3, ist ein Zuführrohr 16 vorgesehen, das in einer Radialbohrung 17 eines Radialabschnitts 18 des Trägers 13 mündet. Der Radialabschnitt 18 greift ein Stück weit in eine Ausnehmung 19 im Gehäusedeckelabschnitt 14 ein, welche Ausnehmung 19 über einen Deckelrandabschnitt 20 radial nach außen geschlossen ist. Das Zuführrohr 16 durchgreift diesen Deckelrandabschnitt 20, so dass an einem radial außenliegenden Anschluss 21 eine Zuführleitung angeschlossen werden kann.
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Über die Radialbohrung im Radialabschnitt 18 des Trägers 13 gelangt das Schmiermittel in das Gehäuseinnere und damit in den Bereich der Mehrfachkupplung 4, wo es über geeignete Kanalabschnitte direkt in die benötigten Kupplungsbereiche geführt werden kann.
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Anstelle der in 3 gezeigten Ausgestaltungen mit dem Zuführrohr 16 ist es aber auch denkbar, im Falle eines geschlossenen Gehäusedeckelabschnitts 14 die Zuleitung über eine Radialbohrung, die radial außen am Gehäusedeckelabschnitt 14 mündet und radial innen mit einer entsprechenden Radialbohrung 17 des Trägers 13 kommuniziert, zu realisieren.
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4 zeigt schließlich eine Perspektivansicht des Gehäuses 3, mit dem Gehäusedeckelabschnitt 14 und einem daran angeformten, kuppelartigen Aufnahmeraum 22 (siehe auch 1), in dem die Zahnradverbindung respektive das Zahnrad 10 aufgenommen ist, von wo aus die Drehmomentübertragung erfolgt.
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Die in den 1 bis 4 gezeigte erste Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Hybridmoduls zeichnet sich durch eine hohe Kompaktheit aus, gleichwohl kann das geforderte Drehmoment übertragen werden, wie auch eine Schmiermittelversorgung sichergestellt ist. Sie zeichnet sich speziell durch zwei Schnittstellen zwischen der Elektromaschine 2 und dem Gehäuse 3 des Hybridmoduls 1 aus, wobei die eine Schnittstelle über die Zahnradverbindung 9 realisiert wird, über die das geforderte Drehmoment übertragen werden kann. Die zweite Schnittstelle ist für die Anbindung der Elektromaschine 2 am Hybridmodulgehäuse 3 notwendig, wobei hierüber die Elektromaschine 2 direkt am Gehäuse 3 angeschraubt wird. Die Elektromaschine 2 befindet sich lokal gesehen oberhalb der Mehrfachkupplung 4, hier also der Dreifachkupplung.
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Eine weitere Schnittstelle befindet sich innerhalb des Hybridmodulgehäuses, nämlich die Schnittstelle der Verschraubung des Gehäuses 3 respektive des Gehäusedeckelabschnitts 14 über die Schrauben 15 mit dem Träger 13 der Mehrfachkupplung 4. Diese Schnittstelle ermöglicht den Aufbau eines in sich geschlossenen, kompakten Systems. Die notwendige Schmiermittelzuführung erfolgt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel über das Zuführrohr 16, kann aber alternativ auch über eine unmittelbare Radialbohrung im Gehäusedeckelabschnitt 14 realisiert werden. Schließlich ist die Integration eines trockenen oder nass arbeitenden Dämpfers möglich, wie auch die Integration eines Fliehkraftpendels.
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Eine zweite Erfindungsvariante zeigen die 5 - 8. Bei dieser Erfindungsausgestaltung, die eine Bauraumverkürzung in axialer Richtung ermöglicht, erfolgt der axiale Abschluss des Gehäuses 3 über eine Getriebewand 23, die, siehe die Prinzipdarstellung gemäß 4, die über diverse Schraubverbindungen 24, die in 7 nur dem Grunde nach angedeutet sind, direkt am Träger 13 angeschraubt ist. Der grundsätzliche Aufbau des Hybridmoduls 1 gemäß der 5 - 7 ist vergleichbar mit den aus 1, das heißt, dass auch dort eine Elektromaschine 2 direkt am Gehäuse 3 befestigt ist, wobei im Gehäuse 3 wiederum eine Mehrfachkupplung 4 mit den drei einzelnen Kupplungseinrichtungen 5, 6, 7 vorgesehen ist. Der Drehmomentübertrag von der Elektromaschine 2 zur Mehrfachkupplung 4 erfolgt auch hier wiederum über eine Zahnradverbindung 9 mit den Zahnrädern 10, 11, wobei das Zahnrad 11 wiederum über ein Wälzlager 12 am Träger 13 gelagert ist.
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Der Träger 13 jedoch ist, verglichen mit der Ausgestaltung gemäß 2 in der ersten Variante, axial gesehen kürzer ausgeführt, nachdem bei dieser Variante der Gehäuseabschluss über die Getriebewand 23 erfolgt.
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Die Schmiermittelversorgung erfolgt hier axial, wozu, siehe 7, eine in der Getriebewand 23 vorgesehene Axialbohrung 25, in 7 angedeutet, in eine Axialbohrung 26 im Träger 13 übergeht, wobei die Axialbohrung 26 im gezeigten Beispiel optional in eine Radialbohrung 27 übergeht. Das heißt, dass die Schmiermittelzuführung hier direkt aus dem Getriebe heraus erfolgt und nicht, wie bei der Variante 1, von radial außerhalb, wobei dies bei dieser Variante gemäß der 5 - 8 dem Grunde nach aber auch möglich wäre.
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Hier erfolgt also die Befestigung der Elektromaschine 2 direkt am Gehäuse 3, wie in 7 über die Schraubverbindungen 28 angedeutet ist. Das Gehäuse 3 selbst ist bei dieser Ausgestaltung nicht mit dem Träger 13 verschraubt, vielmehr ist dieser über die Schraubverbindung 25 allein mit der Getriebewand 23 verschraubt.
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Da das Gehäuse 3 gemäß dieser zweiten Variante keinen Gehäusedeckelabschnitt aufweist, kann, siehe 8, das Gehäuse 3 wesentlich einfacher und reduzierter ausgeführt werden. Ersichtlich weist das Gehäuse 3 gemäß 8 keinen radial nach innen gezogenen Deckelabschnitt auf, wie das Gehäuse 3 der ersten Variante, siehe hierzu 4.
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Bei der Ausgestaltung gemäß der 5 - 8 erfolgt eine direkte Anbindung bzw. Integration der Getriebewand 23 an den Träger 13. Durch diese direkte Anbindung entfällt intern im Hybridmodul 1 die Verschraubung des Gehäuses 3 mit dem Träger 13, was Einsparpotential in Bezug auf den axialen Bauraum bietet. Durch die Nutzung der Getriebewand 23 des nachgeschalteten Getriebes ist es des Weiteren möglich, das Gehäuse 3 selbst wie auch den Träger 13 hinsichtlich Gewicht und Dimensionierung und damit letztlich auch der Kosten zu optimieren, da gehäuseseitig kein entsprechender Deckelabschnitt vorzusehen ist, wie auch der Träger 13 kürzer ausgeführt werden kann. Die Schmiermittelzufuhr erfolgt bevorzugt direkt axial von der Getriebewand her, könnte aber bei Bedarf auch radial erfolgen.
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Auch hier ist es denkbar, wiederum eine Dämpfungseinrichtung, trocken oder nass, oder ein Fliehkraftpendel zu integrieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hybridmodul
- 2
- Elektromaschine
- 3
- Gehäuse
- 4
- Mehrfachkupplung
- 5
- Kupplungseinrichtung
- 6
- Kupplungseinrichtung
- 7
- Kupplungseinrichtung
- 8
- Abtriebswellenanordnung
- 9
- Zahnradverbindung
- 10
- Zahnrad
- 11
- Zahnrad
- 12
- Wälzlager
- 13
- Träger
- 14
- Gehäusedeckelabschnitt
- 15
- Verbindungsschraube
- 16
- Zuführrohr
- 17
- Radialbohrung
- 18
- Radialabschnitt
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Deckelrandabschnitt
- 21
- Anschluss
- 22
- Aufnahmeraum
- 23
- Getriebewand
- 24
- Schraubverbindung
- 25
- Schraubverbindung
- 26
- Axialbohrung
- 27
- Radialbohrung
- 28
- Schraubverbindung