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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung mit einem Kühlölpfad zur Lamellenkupplung.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Doppelkupplung mit einer ersten und einer zweiten Reibkupplung, die radial oder axial zueinander angeordnet sind, mit einem ersten Kolben und einem zweiten Kolben zur Aktuierung der Reibkupplungen, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben mittig ein Radialsteg, der mit einem Nabenglied verbunden ist, vorhanden ist, an dem ein erster Fliehölausgleichskolben und ein zweiter Fliehölausgleichskolben sich mindestens teilweise radial entlang erstrecken, wodurch ein Kühlöpfad zu den Reibkupplungen gebildet ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verbesserung der Kühlölbereitstellung in einer Lamellenkupplung, speziell einer Doppelkupplung.
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Stand der Technik
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Doppelkupplungen für einen Antriebsstrang sind beispielsweise aus der
EP 2 905 492 B1 bekannt. Solche Kupplungsanordnungen dienen in Kraftfahrzeugantriebssträngen dazu, einen Antriebsmotor wie einen Verbrennungsmotor mit einem Getriebe wie einem Stufengetriebe zu verbinden. Die darin enthaltene Kupplung dient beispielsweise zum Anfahren und/oder zum Unterbrechen des Leistungsflusses, sofern in dem Getriebe eine Gangstufe gewechselt werden soll. Bei nasslaufenden Reibkupplungen ist es bekannt, diese fluidisch zu betätigen. Hierzu ist es ebenfalls bekannt, eine Drehdurchführung zwischen einem Gehäusezapfen und einem Nabenglied vorzusehen, wobei über die Drehdurchführung Fluid zum Kühlen und zur Betätigung der Kupplung bereitgestellt wird.
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Bei einem solchen offenen System versucht man, die teilweise störenden Fliehkrafteinflüsse auf rotierende Betätigungskolben, nämlich Druckerhöhungen aufgrund des bei Rotation aufgrund der Fliehkraft nach außen geschleuderten zur Betätigung der Kupplung vorgesehenen Kühlöls, durch die Bereitstellung entsprechender Kompensationsräume auszugleichen, in denen ein entsprechender Gegendruck erzeugt wird. Der Betätigungskolben ist dann als Folge beidseitig von Ölräumen umgeben, was zu einem guten Fliehölausgleich führt. Die Ölräume sind dabei Druckölräume und Fliehölausgleichsräume, wobei letzterer von Fliehölausgleichskolben gebildet wird. Als Fliehöl wird der Teil des Kühlöl bezeichnet, der durch Fliehkraft bewegt wird.
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Steht der Verbrennungsmotor still, fließt das Fluid aus den Reibkupplungen und den Fliehölausgleichsräumen ab. Um das zu vermeiden sind Mittel bekannt, den Abfluss des Fluid in einer Lamellenkupplung zu hemmen.
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Aus der
DE 10 2007 023 955 A1 ist eine Lamellenkupplung bekannt, umfassend eine Antriebswelle, einen Antriebslamellenträger, der Antriebslamellen trägt und drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, eine Abtriebswelle, einen Abtriebslamellenträger, der Abtriebslamellen trägt und drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist, einen hydraulisch betätigbaren Betätigungskolben, der mittels eines Öldrucks aus einer Ruhelage in eine Betätigungslage verstellbar ist, in der er die Lamellen axial gegeneinander presst, eine Kolbenrückstellfeder, die den Betätigungskolben in dessen Ruhelage antreibt, sowie eine Verriegelungseinrichtung, die bei ihrer Betätigung ein Zurückstellen des Betätigungskolbens auf eine zwischen Betätigungslage und Ruhelage liegende Bereitschaftslage begrenzt. Das Halten des Betätigungskolbens in besagter Bereitschaftslage verhindert bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine bzw. bei ausgeschalteter Ölpumpe eine Entleerung eines zur hydraulischen Betätigung des Betätigungskolbens dienenden Öldruckraums. Auf diese Weise kann bei einem Neustart der Brennkraftmaschine die Zeit bis zum ausreichenden Druckaufbau im Öldruckraum reduziert werden, so dass die Lamellenkupplung rasch wieder ordnungsgemäß arbeiten kann.
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Aus der
DE 10 2009 017 063 B4 ist bekannt, die Verriegelungseinrichtung mit wenigstens einer Fliehkraftstelleinrichtung auszustatten. Dabei wird ein verschwenkbares Element durch die Fliehkraft gegen eine Feder verschwenkt, wobei das Ende des Elements in einer Kontur läuft. So wird der Ölkanal geöffnet und geschlossen. Allerdings kann diese Fliehkrafteinrichtung nicht einfach nachgerüstet werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Lamellenkupplung, speziell eine Doppelkupplung mit einer einfachen Vorrichtung vorzuschlagen, die ein Leerlaufen der Fliehölausgleichsräume reduziert oder unterbindet.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe wird gelöst mit einer Lamellenkupplung mit einem Kolben zur Aktuierung der Reibkupplung mit einem Fliehölausgleichsraum, der an den Kolben angrenzt und durch Fliehkraft befüllt wird, wobei ein Kühlölpfad zur Reibkupplung vorhanden ist, der mit dem Fliehölausgleichsraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ring verbaut ist, dessen Außenflächen im den Kühlölpfad verschließt, wobei sich der Ring unter Fliehkraft weitet.
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Die Aufgabe wird auch gelöst mit einer Doppelkupplung mit einer ersten und einer zweiten Reibkupplung , die radial zueinander angeordnet sind, mit einem ersten Kolben und einem zweiten Kolben zur Aktuierung der Reibkupplungen wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben mittig ein Radialsteg, der mit einem Nabenglied verbunden ist, vorhanden ist, an dem ein erster Fliehölausgleichskolben und ein zweiter Fliehölausgleichskolben sich mindestens teilweise radial entlang erstreckt, wodurch ein Kühlölpfad zu den Reibkupplungen gebildet ist, wobei zwischen den Fliehölausgleichskolben ein Ring verbaut ist, dessen Außenflächen im Ruhezustand an den Fliehölausgleichskolben anliegen, wobei sich der Ring unter Fliehkraft weitet.
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Der Ring lässt sich in einer bestehenden Doppelkupplung auf einfache Art und Weise verbauen und bestehende Designs integrieren. Durch die einfache Maßnahme wird die Kühlbereitstellung in der Doppelkupplung deutlich verbessert.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ring einen dreieckigen Querschnitt aber auf, wobei die Spitze des Dreiecks in Richtung auf das Eingangsglied gerichtet ist.
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Dadurch können die Schenkel des Dreiecks an den Fliehölausgleichskolben anliegen und dem Kühlölpfad zum Ölausgleichsraum blockieren.
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Die Dichtfunktion wird von einem Ring, der aus einem Kunststoffmaterial besteht und einen Schlitz aufweist, bereits erfüllt.
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Die Aufgabe wird auch erfüllt von einem Verfahren zur Verbesserung der Kühlölversorgung in einer Doppelkupplung, wobei, ein unter Fliehkraft weitender Ring in einem Kühlölpfad radial zwischen dem Nabenglied und den Reibkupplungen verwendet wird, um das Ablaufen des Kühlöls bei Stillstand der Doppelkupplung zumindest zu reduzieren.
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In einer Ausführungsform muss der Ring den Kühlölpfad nur soweit dichten, dass eine Kühlölpumpe den Ablauf des Kühlöls gerade kompensiert.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1: eine schematische Längsschnittansicht durch eine bekannte Ausführungsform einer Doppelkupplung,
- 2: eine schematische Schnittansicht der Ölbefüllräume
- 3: einen Einbauort eines erfindungsgemäßen fliehkraftaktuierten Bauteils,
- 4: das fliehkraftaktuierte Bauteil;
- 5: eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform.
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In
1 ist eine Ausführung für eine beispielhafte Doppelkupplung, wie aus der
EP 2 905 492 B1 bekannt, dargestellt.
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Der Antriebsstrang 10 beinhaltet eine Doppelkupplung 12. Die Doppelkupplung 12 weist ein Eingangsglied 14 auf, das nach der Art eines Antriebskorbes ausgebildet und mit einer Eingangswelle über einen Kupplungseingangsnabe 16 verbunden ist Die Doppelkupplung 12 beinhaltet eine erste Kupplung 18 und eine zweite Kupplung 20. Die Kupplungen 18, 20 sind als nasslaufende Lamellenkupplungen ausgebildet und radial ineinander verschachtelt. Die erste Kupplung 18 ist die radial außenliegende Kupplung, die zweite Kupplung 20 ist die radial innere Kupplung. Die radial versetzten Kupplungen liegen so, dass die Lammellenpakete der beiden Reibkupplungen keinen Axialversatz zueinander aufweisen.
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Das Eingangsglied 14 ist mit einem Außenlamellenträger 22 der ersten Kupplung 18 verbunden. Auf einem der Eingangswelle gegenüberliegenden axialen Ende ist das Eingangsglied 14 ferner mit einem Innenlamellenträger 24 der zweiten Kupplung 20 verbunden.
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Die erste Kupplung 18 weist ein erstes Ausgangsglied 26 auf, das als Abtriebskorb ausgebildet ist, der axial benachbart zu dem Eingangsglied 14 angeordnet ist. Das erste Ausgangsglied 26 ist mit einer ersten Ausgangswelle 28 verbunden, die beispielsweise mit einem ersten Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes verbunden sein kann.
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Die zweite Kupplung 20 weist ein zweites Ausgangsglied 30 auf, das ebenfalls als Abtriebskorb ausgebildet ist. Das zweite Ausgangsglied 30 ist mit einer zweiten Ausgangswelle 32 verbunden. Die zweite Ausgangswelle 32 kann als Hohlwelle koaxial zu der ersten Ausgangswelle 28 angeordnet und mit einem zweiten Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes verbunden werden.
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Das erste Ausgangsglied 26 ist in axialer Richtung zwischen dem Eingangsglied 14 und dem zweiten Ausgangsglied 30 angeordnet.
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An einem Außenumfang des Nabengliedes 38 ist ein Radialsteg 42 vorgesehen, der in axialer Richtung etwa mittig in Bezug auf die Kupplungen 18, 20 ausgerichtet ist. Der Radialsteg 42 ist mit dem Eingangsglied 14 verbunden, genauer gesagt, mit jenem Teil des Eingangsgliedes, der sich auf dem der Eingangswelle 16 gegenüberliegenden Ende des Außenlamellenträgers 22 der ersten Kupplung 18 in radialer Richtung nach innen erstreckt. Über den Radialsteg 42 sind die Kupplungen 18, 20 folglich radial gelagert.
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Die erste Kupplung 18 weist einen Innenlamellenträger 44 auf, der mit dem ersten Ausgangsglied 26 verbunden ist. Die zweite Kupplung 20 weist einen Außenlamellenträger 46 auf, der mit dem zweiten Ausgangsglied 30 verbunden ist.
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Ein erster Kolben 48 ist an dem Nabenglied 38 axial verschieblich gelagert und dient zur Betätigung der ersten Kupplung 18. Ein zweiter Kolben 50 ist ebenfalls axial beweglich an dem Nabenglied 38 gelagert und dient zur Betätigung der zweiten Kupplung 20. Die Kolben 48, 50 sind auf axial gegenüberliegenden Seiten des Radialsteges 42 angeordnet. Nicht näher bezeichnete Federn drücken die Kolben 48, 50 in axialer Richtung in eine Ausgangsposition vor, bei der die Kupplungen 18, 20 jeweils geöffnet sind („normally open“). Die Federn stützen sich dabei in axialer Richtung jeweils direkt bzw. indirekt an dem Radialsteg 42 ab. Zur Begrenzung des Axialweges der Kolben 48, 50 sind jeweils nicht näher bezeichnete Stützglieder vorgesehen, die axial in Bezug auf das Nabenglied 38 gesichert sind.
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Das zweite Ausgangsglied 30 weist einen Radialabschnitt 53 auf, der axial benachbart ist zu einer Stirnseite des Nabengliedes 38. Zwischen dem Radialabschnitt 53 und der Stirnseite des Nabengliedes 38 ist ein Axiallager 52 angeordnet.
Das Axiallager 52 weist eine schematisch angedeutete Zentriereinrichtung 54 auf, mittels der das Axiallager 52 in Bezug auf das Nabenglied 38 zentriert montiert ist. Die zentrierte Montage des Axiallagers 52 an dem Nabenglied 38 kann im Wege einer Vormontage erfolgen, so dass das Nabenglied 38 gemeinsam mit dem daran vormontierten Axiallager 52 beim Zusammenbau der Doppelkupplung 12 montiert wird. Alternativ kann das Axiallager 52 an dem Nabenglied 38 montiert werden, bevor das zweite Ausgangsglied 30 montiert wird.
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Die Doppelkupplung 12 weist ferner ein schematisch angedeutetes Gehäuse 34 auf. Das Gehäuse 34 ist mit einem Gehäusezapfen 36 verbunden, der sich von dem der Eingangswelle 16 gegenüberliegenden axialen Ende in die Kupplungen 18, 20 hinein erstreckt, derart, dass er radial innerhalb der Kupplungen 18, 20 angeordnet ist.
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An dem Gehäusezapfen 36 ist ein Nabenglied 38 drehbar gelagert. Zwischen dem Nabenglied 38 und dem Gehäusezapfen 36 ist eine Drehdurchführung 40 eingerichtet, über die Fluid 41, beispielsweise Hydrauliköl den Kupplungen 18, 20 zugeführt werden kann. Im dem Gehäusezapfen 36 sind geeignete Kanäle zum Zuführen von Kühlfluid zu den Kupplungen 18, 20 und auch Kanäle zur hydraulischen Betätigung der Kupplungen 18, 20 vorgesehen.
Die ersten und zweiten Kolben 48, 50 bilden zum Radialsteg 42 hin jeweils einen ersten Fliehölausgleichsraum 100 und einem zweiten Fliehölausgleichsraum 101 aus, der auf der Seite des Radialstegs 42 zusätzlich von einem ersten Fliehölausgleichskolben 102 und einem zweiten Fliehölausgleichskolben 103 begrenzt ist.
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Der erste Fliehölausgleichskolben 102 erstreckt sich in der radialen Verlängerung vom Radialsteg 42 aus in Richtung auf den Innenlamellenträger 24 der inneren Kupplung. Der erste Fliehölausgleichskolben 102 knickt im Bereich des Innenlamellenträgers 24 in einer axialen Richtung weg von Radialsteg 42 ab, einen Bereich 102a ausbildend. Anschließend erstreckt er sich um den Endbereich des Innenlamellenträgers 24 in einer weiteren radialen Erstreckung 102b. Der zweite Fliehölausgleichskolben 103 erstreckt sich ebenfalls radial in Richtung des Radialstegs 42 bis zu einem Knick, nach dem er axial im Bereich 103a entlang des Innenlamellenträgers 24 weg vom Radialsteg 42 verläuft. Oberhalb der der axial verlaufenden Bereiche 102a und 103a der Fliehölausgleichskolben liegt ein Ölausgleichsraum 104.
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Die nasslaufende Doppelkupplung 12 mit den sich drehenden ersten Kolben 48 und zweiten Kolben 50 verwendet die Fliehölausgleichskolben 102 und 103 zum Ausgleich der auf das Öl in den ersten und zweiten Kolben 48, 50, genauer im ersten Fliehölausgleichsraum 100 und im zweiten Fliehölausgleichsraum 101, ausgeübten Fliehkraft.
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Die beiden Fliehölausgleichsräume 100, 101 werden mit Hilfe der Kühlölzufuhr über Öffnungen des Nabenglieds 38 und den Kühlölpfade befüllt. Auch der Ölausgleichsraum 104 wird über das Nabenglied 38 und die Kühlölkanäle über den Kühlölpfad 107 mit Kühlöl befüllt.
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Wird der Verbrennungsmotor VM abgeschaltet, was im Start-Stopp-Betrieb im Antrieb mit Doppelkupplungsgetriebe oder bei rein elektrischem Fahren bei in einem hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe der Fall ist, laufen die Fliehölausgleichsräume 100, 101 teilweise leer.
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Wie in 2 gezeigt, liegt bei stehendem Verbrennungsmotor das Füllniveau A unterhalb des Eingangsglieds 14, sodass die Fliehölausgleichsräume 100, 101 oberhalb der Eingangswelle geleert sind.
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Nach dem Wiederstart des Verbrennungsmotors müssen die beiden Fliehölausgleichsräume 100, 101 oberhalb des Eingangsglieds 14 erst wieder befüllt werden, bevor der Fliehölausgleich für die Kolben 48, 50 wieder komplett gewährleistet ist.
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Dreht der Verbrennungsmotor in dieser Zeit hoch, kommt es durch den mangelnden Fliehölausgleich zu Momentenfehlern durch die dynamischen Änderungen der erfolgenden Befüllung.
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Um das Ablaufen des Öls aus den beiden Fliehölausgleichsräume 100, 101 sowie aus dem Ölausgleichsraum 104 zu reduzieren oder sogar zu unterbinden, wird ein Ring 106 mit einem Durchmesser d in den Bauraum zwischen den Fliehölausgleichskolben 102, 103 in den Kühlölpfad 107 eingesetzt. Der Ring 106 ist ein federnder, geschlitzter Ring mit einem im Ausführungsbeispiel dreieckigen Querschnitt. Die Spitze des dreieckigen Querschnitts weist auf das Eingangsglied 14 hin. Die Schenkel des dreieckigen Querschnitts liegen ohne Drehung der Doppelkupplung dabei an den beiden Fliehölausgleichskolben 102, 103 an.
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Der Ring 106 kann auch mit anderen geometrischen Querschnitten z. B. rund, trapezförmig, rechteckig ausgeführt sein.
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Der Ring 106 besteht aus Kunststoff, wobei der Ring 106 als drehzahlabhängiges Rückschlagventil dient. Der Ring 106 lässt sich einfach im Bauraum des Kühlölpfads 107 montieren. Das Material des Rings 106 kann auch ein Metall oder eine Metalllegierung sein, ebenso ein Kunststoffverbundmaterial.
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Bei stehendem Verbrennungsmotor VM verschließt der Ring 106 den Kühlölpfad 107 zwischen den Fliehölausgleichskolben 102, 103 zumindest teilweise und verhindert dadurch ein Leerlaufen der Fliehölausgleichsräume 100, 101. Ist ein gewisses Maß an Leckage durch den Ring 106 gegeben, kann einen Kühlölpumpe diese Leckage einfach ausgleichen.
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Bei drehendem Verbrennungsmotor weitet sich der Ring 106 durch die Fliehkraft selbstständig auf. In 3 ist durch den Pfeil angedeutet, dass sich der Ring-Querschnitt dabei nach oben, also weg von der Zentralachse Z, verschiebt, durch die Aufweitung des Rings 106. Mit einem durch Fliehkraft vergrößerten Querschnitt schwimmt der Ring im Kühlölstrom, ohne weiter zu dichten. Dadurch wird der Durchfluss des Kühlöls an dieser Stelle der Kühlölpfads 107 freigemacht und die Kupplungskühlung ist wieder gewährleistet.
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Bei stehendem Antrieb bleiben die Fliehölausgleichsräume 100, 101 komplett befüllt. Damit ist der Fliehölausgleich beim Wiederstart des Verbrennungsmotors VM sofort gewährleistet.
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Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch auf andere Kupplungen, auch auf eine einfache Lamellenkupplung mit fliehkraftunterstützen Ölausgleichsräumen, ausweiten. Ein Beispiel ist in der 5 dargestellt. Die Lamellenkupplung benötig dazu einen Kolben 48` zur Aktuierung der Reibkupplung 18' und einen Fliehölausgleichsraum 100' der an den Kolben 48` angrenzt, von einem Fliehölausgleichskolben 102' begrenzt ist, und durch Fliehkraft befüllt wird. Ein Kühlölpfad 107` ist zur Reibkupplung 18' vorhanden, der mit dem Fliehölausgleichsraum 100' verbunden ist. Der Ring 106 ist im Kühlöpfad 107' verbaut, wobei sich der Ring 106 unter Fliehkraft weitet.
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Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch in einem Doppelkupplungsgetriebe verbauen, das nicht -wie die ausführlich beschriebenen Variante- mit radial zueinander versetzt angeordneten Lamellenkupplungen arbeitet, sondern mit axial zueinander versetzen Lamellenkupplungen. Dabei sind zwei Lamellenkupplungen entlang der Achse des Nabenglieds verbaut, wie in der
DE 10 2018 218 858 B3 beschrieben.
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Die Reibkupplungen 18 und 20 weisen dabei jeweils einen eigenen Kühlölpfad auf, so dass zwei Ringe 106 verbaut werden müssen.