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Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung für ein lastschaltbares Wendegetriebe (vorzugsweise eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, wie Traktor), mit einer ersten Teilkupplung, einer zweiten Teilkupplung und einem zur wechselweisen Betätigung der Teilkupplungen ausgebildeten Betätigungssystem, wobei ein erstes Betätigungselement (des Betätigungssystems) zum Öffnen oder Schließen der ersten Teilkupplung mit einer Anpressplatte der ersten Teilkupplung bewegungsgekoppelt ist und ein zweites Betätigungselement (des Betätigungssystems) zum Öffnen oder Schließen der zweiten Teilkupplung mit einer Anpressplatte der zweiten Teilkupplung bewegungsgekoppelt ist. Jene Anpressplatten bilden somit verschiebbare Platten aus, um die jeweilige Teilkupplung zwischen ihrer geschlossenen Stellung und ihrer geöffneten Stellung hin und her zu schieben. Ferner betrifft die Erfindung ein Wendegetriebe an sich mit dieser Doppelkupplung.
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Gattungsgemäße Doppelkupplungen sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Insbesondere ist es dabei auch bekannt, die Anzahl an vorhandenen Aktuatoren zum Betätigen der jeweiligen Teilkupplung möglichst zu reduzieren. Dabei offenbart die
DE 10 2011 009 807 A1 beispielsweise eine Doppelkupplungsanordnung mit einer Stelleinheit. Auch aus der
DE 10 2022 122 049 B3 ist eine Doppelkupplung bekannt, die auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 lesbar ist.
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In diesem Zusammenhang hat es sich jedoch herausgestellt, dass die vorhandenen Betätigungssysteme relativ aufwändig ausgebildet sind. Beispielsweise sind relativ aufwändig herzustellende Freilaufkupplungen vorzusehen, um die Teilkupplungen wechselweise betätigen zu können. Häufig ist auch der Antrieb der Betätigungssysteme relativ aufwändig ausgebildet, um die Betätigungssysteme in bestehende Bauräume integrieren und dort die notwendigen Betätigungsbewegungen umsetzen zu können.
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Es ist damit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Doppelkupplung zur Verfügung zu stellen, die ein einfach herstellbares Betätigungssystem aufweist, das zugleich mit möglichst wenigen Bauteilen ausgebildet ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine die Betätigungselemente verstellende Stelleinrichtung einen (nämlich ausschließlich einen (einzigen)) Linearaktuator aufweist und der Linearaktuator mit einem die Stellbewegung des ersten Betätigungselementes vorgebenden ersten Stellhebel sowie mit einem die Stellbewegung des zweiten Betätigungselementes vorgebenden zweiten Stellhebel bewegungsgekoppelt ist.
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Ein solcher Linearaktuator kann geschickt an einer geeigneten Umfangsposition der Doppelkupplung / des Wendegetriebes bauraumsparend / in ohnehin vorhandene Räume integriert werden. Durch die Betätigung über die Stellhebel wird eine robuste Stellmechanik zur Verfügung gestellt, die zur Kopplung mit den Betätigungselementen der Anpressplatten relativ bauraumsparend angeordnet ist.
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Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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In diesem Zusammenhang ist es insbesondere von Vorteil, wenn der Linearaktuator derart mit den Stellhebeln gekoppelt ist und die Stellhebel derart schwenkbar gelagert sind, dass ausgehend von einer Mittenstellung (des Linearaktuators) bei einer linearen Stellbewegung des Linearaktuators in einer ersten axialen Richtung der erste Stellhebel unter Einrücken der ersten Teilkupplung verschwenkt wird, während die zweite Teilkupplung geöffnet bleibt. Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, wenn ein mit den Stellhebeln verbundener Betätigungsstößel des Linearaktuators einen ersten Anschlag bildet, der bei seiner Bewegung in die erste axiale Richtung den ersten Stellhebel unmittelbar mitnimmt. Dadurch ist der Linearaktuator möglichst einfach an den Stellhebel angebunden.
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Dementsprechend ist es auch vorteilhaft, wenn der Linearaktuator derart mit den Stellhebeln gekoppelt ist und die Stellhebel derart schwenkbar gelagert sind, dass ausgehend von einer Mittenstellung bei einer linearen Stellbewegung des Linearaktuators in einer zweiten axialen Richtung (das heißt entgegengesetzt zu der ersten axialen Richtung) der zweite Stellhebel unter Einrücken der zweiten Teilkupplung verschwenkt wird, während die erste Teilkupplung geöffnet bleibt. Wiederum als vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, wenn der Betätigungsstößel einen zweiten Anschlag bildet, der den zweiten Stellhebel in der zweiten axialen Richtung entsprechend mitnimmt. Damit wird der Aufbau der Stelleinrichtung wiederum vereinfacht.
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Erfindungsgemäß ist der Linearaktuator derart ausgebildet, dass er in einer, die erste Teilkupplung vollständig einrückenden, ersten Stellung sowie in einer, die zweite Teilkupplung vollständig einrückenden, zweiten Stellung selbständig arretiert, so dass eine verlässliche wechselweise Betätigung der Teilkupplungen umgesetzt wird.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn der erste Stellhebel axial verstellend mit einem das erste Betätigungselement verstellenden ersten Betätigungslager gekoppelt ist und/oder der zweite Stellhebel axial verstellend mit einem das zweite Betätigungselement verstellend mit dem zweiten Betätigungslager gekoppelt ist. Damit lässt sich eine radial kompakte Bauweise umsetzen.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn die Stellhebel jeweils mit einer das jeweilige Betätigungselement ansteuernden Schiebehülse bewegungsgekoppelt sind. Dadurch lässt sich die weitere Anbindung mit den Stellhebeln an einer optimalen axialen Position vorsehen.
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Sind die Schiebehülsen konzentrisch zu einer Drehachse der Teilkupplungen / von Ausgängen der Teilkupplungen angeordnet, wird eine radial kompakte Bauweise weiter gefördert.
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Sind die Schiebehülsen ferner unmittelbar aneinander gleitend geführt, kann die Stelleinrichtung sowohl kompakt als auch langlebig realisiert werden.
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Nehmen die Schiebehülsen unmittelbar ein Betätigungslager verschiebefest auf, wird der Aufbau möglichst einfach gehalten.
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Die Betätigungslager sind wiederum bevorzugt zu einer gemeinsamen axialen Seite beider Betätigungselemente des Betätigungssystems hin angeordnet. Dadurch lässt sich die Doppelkupplung mit den Betätigungselementen wiederum möglichst kompakt realisieren. Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, wenn die Betätigungselemente als Hebel ausgebildet sind.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Wendegetriebe mit einer erfindungsgemäßen Doppelkupplung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen und einer Schaltgetriebeeinrichtung, wobei eine erste Eingangswelle der Schaltgetriebeeinrichtung mit einem Ausgang der ersten Teilkupplung verbunden ist und eine zweite Eingangswelle der Schaltgetriebeeinrichtung mit einem Ausgang der zweiten Teilkupplung verbunden ist.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert.
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Es zeigt die einzige 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Doppelkupplung, die bereits mit Eingangswellen eines Wendegetriebes verbunden ist.
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Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient daher ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
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Mit 1 ist eine Doppelkupplung 1 veranschaulicht, die bevorzugt an einem Wendegetriebe 20 eingesetzt ist und somit alternativ auch als Wendekupplung bezeichnet ist. Die Doppelkupplung 1 ist ferner als so genannte Power-Shuttle-Kupplung zum Wechseln von einer Vorwärtsfahrt zu einer Rückwärtsfahrt bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Traktoren, eingesetzt, wobei der Wechselvorgang bevorzugt durch Knopfdruck durchgeführt wird. Die Doppelkupplung 1 ist damit bevorzugt in einem Wendegetriebe 20 eingesetzt, das in einem Nutzfahrzeug, wie einem Traktor, das heißt insbesondere bei landwirtschaftlichen Maschinen, Anwendung findet. Das Wendegetriebe 20 mit seiner seitens ihrer Eingangswellen 18, 19 an die Doppelkupplung 1 anschließenden Schaltgetriebeeinrichtung 21 ist in 1 schematisch angedeutet.
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Die Doppelkupplung 1 ist damit derart ausgeführt und betätigt, dass stets immer nur eine ihrer beiden Teilkupplungen 2, 3 im Betrieb eingerückt / geschlossen ist. Die nicht eingerückte / nicht geschlossene Teilkupplung 2, 3 ist somit stets ausgerückt / geöffnet.
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Es ist in 1 zunächst prinzipiell zu erkennen, dass die Teilkupplungen 2, 3 jeweils als Reibkupplung ausgebildet sind, nämlich als trocken laufende Reibkupplung. Auch sind die Teilkupplungen 2, 3 jeweils mit ausschließlich einer Kupplungsscheibe 27, 28 / als Einscheibenreibkupplung ausgebildet.
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Ein Eingang / Drehmomenteingang der ersten Teilkupplung 2 weist eine erste Anpressplatte 6 und eine dazu axial beabstandet angeordnete erste Gegenplatte 29 auf. Axial zwischen der ersten Anpressplatte 6 und der ersten Gegenplatte 29 ist eine erste Kupplungsscheibe 27 angeordnet. Die erste Kupplungsscheibe 27 bildet einen Ausgang 22 / Drehmomentausgang der ersten Teilkupplung 2.
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Zur Betätigung der ersten Teilkupplung 2 (sowie wie nachfolgend beschrieben auch der zweiten Teilkupplung 3) ist ein Betätigungssystem 4 verstellend mit der ersten Anpressplatte 6 gekoppelt. Das Betätigungssystem 4 weist ein erstes Betätigungselement 5 in Form eines Hebels auf, das zumindest zwischen zwei Stellungen bewegbar ist. In einer, einer eingerückten Stellung der ersten Teilkupplung 2 entsprechenden, ersten Stellung des ersten Betätigungselementes 5 ist die erste Anpressplatte 6 samt der ersten Kupplungsscheibe 27 gegen die erste Gegenplatte 29 reibkraftschlüssig angedrückt. Insbesondere ist an dem ersten Betätigungselement 5 zur axialen Verbindung mit der Anpressplatte 6 ein erster Betätigungsstößel 30 angebunden.
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Die zweite Teilkupplung 3 ist analog zur ersten Teilkupplung 2 ausgebildet. Die zweite Teilkupplung 3 weist somit ebenfalls ein (zweite) Anpressplatte 8 und eine (zweite) Gegenplatte 31 auf, die eine Eingangsseite / einen Drehmomenteingang der zweiten Teilkupplung 3 bilden. Ein Ausgang 23 / Drehmomentausgang der zweiten Teilkupplung 3 ist durch eine zweite Kupplungsscheibe 28 gebildet, die axial zwischen der zweiten Anpressplatte 8 und der zweiten Gegenplatte 31 angeordnet ist. Zur Betätigung der zweiten Teilkupplung 3 ist in Umfangsrichtung versetzt zu dem ersten Betätigungselement 5 zumindest ein zweites Betätigungselement 7 des Betätigungssystems 4, ebenfalls in Form eines Hebels, vorhanden. Das zweite Betätigungselement 7 ist mittels eines zweiten Betätigungsstößels 32 mit der zweiten Anpressplatte 8 bewegungsgekoppelt. In einer ersten Stellung des zweiten Betätigungselementes 7 wird die Anpressplatte 8 samt der zweiten Kupplungsscheibe 28 gegen die zweite Gegenplatte 31 reibkraftschlüssig gedrückt.
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Da die Betätigung der Teilkupplungen 2, 3 wechselweise erfolgt, ist die zweite Teilkupplung 3 geöffnet (entsprechend der ersten Stellung des zweiten Betätigungselementes 7), während die erste Teilkupplung 2 geschlossen ist (entsprechend einer zweiten Stellung des ersten Betätigungselementes 5), sowie umgekehrt.
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Erfindungsgemäß ist nun das jeweilige Betätigungselement 5, 7 durch eine Stelleinrichtung 9, die ebenfalls dem Betätigungssystem 4 angehört, betätigbar. Für beide Teilkupplungen 2, 3 wird zum Bewegen ihrer Betätigungselemente 5, 7, das heißt zum Einrücken und zum Ausrücken der jeweiligen Teilkupplungen 2, 3 ein einziger Linearaktuator 10 verwendet. Der Linearaktuator 10 ist bevorzugt als ein linearer elektrischer Stellmotor ausgebildet, kann jedoch alternativ auch hydraulisch aktuiert sein.
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In 1 wird zudem deutlich, dass der Linearaktuator 10 an einer bestimmten Umfangsposition der Doppelkopplung 1 / des Wendegetriebes 20 angeordnet ist. Der Linearaktuator 10 ist dabei mit seinem linear / axial verschiebbaren Bewegungsstößel 24 parallel zu einer Drehachse 17 der Doppelkupplung 1 ausgerichtet. Der Bewegungsstößel 24 wirkt erfindungsgemäß mit zwei Stellhebeln 11, 12 (bevorzugt auch als Gabel ausgebildet / bezeichnet) zusammen bzw. greift direkt an diese an, wobei die Stellhebel 11, 12 jeweils eines der beiden Betätigungselemente 5, 7 ansteuern / verstellen.
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Es ist diesbezüglich auch zu erkennen, dass die beiden Stellhebel 11, 12, wie bereits die beiden Betätigungselemente 5, 7, um eine eigene gehäusefeste Schwenkachse verstellbar sind.
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In Gänze ist ein erster Stellhebel 11 derart gelagert / abgestützt und mit dem Linearaktuator 10 gekoppelt, dass ausgehend von einer Mittenstellung des Linearaktuators 10 / Bewegungsstößels 24, wie sie in 1 veranschaulicht ist, bei Bewegung des Linearaktuators 10 / Bewegungsstößels 24 in einer ersten axialen Richtung (in eine erste Stellung) der erste Stellhebel 11 unter Einrücken der ersten Teilkupplung verschwenkt wird. Während dieser linearen Stellbewegung in der ersten axialen Richtung erfolgt jedoch keine Bewegung durch Verschwenkung des zweiten Stellhebels 12 (der zweite Stellhebel 12 und das damit gekoppelte zweite Betätigungselement 7 mit der zweiten Teilkupplung 3 bleiben damit unbetätigt; dies bedeutet, dass die zweite Teilkupplung 3 geöffnet bleibt). Dies wird in 1 dadurch umgesetzt, dass der erste Stellhebel 11 an einem ersten Anschlag 25 des Bewegungsstößels 24 in der ersten axialen Richtung anliegt, während der Bewegungsstößel 24 relativ zu dem zweiten Stellhebel 12 kraftlos verschoben wird.
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Umgekehrt funktioniert die Betätigung des zweiten Stellhebels 12 analog. Damit ist auch der zweite Stellhebel 12 wiederum derart gelagert und durch den Linearaktuator 10 betätigt, dass bei Bewegung des Linearaktuators / Bewegungsstößels 24 in einer zu der ersten axialen Richtung entgegengesetzten zweiten axialen Richtung, ausgehend von der Mittenstellung, der zweite Stellhebel 12 die zweite Teilkupplung entsprechend einrückt und somit das zweite Betätigungselement 7 verschwenkt, während der erste Stellhebel 11 in seiner Ruhestellung verbleibt und somit die erste Teilkupplung 2 geöffnet bleibt. Dies wird dadurch umgesetzt, dass der zweite Stellhebel 12 an einem zweiten Anschlag 26 des Bewegungsstößels 24 in der zweiten axialen Richtung anliegt, während der Bewegungsstößel 24 relativ zu dem ersten Stellhebel 11 kraftlos verschoben wird.
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Die beiden Stellhebel 11, 12 sind auf bestimmte Art und Weise gelagert. Es ist zu erkennen, dass der erste Stellhebel 11 einen gehäusefesten Schwenkpunkt 33 aufweist, der radial außerhalb eines durch den Linearaktuator 10 beaufschlagten Mitnahmebereichs 34 positioniert ist. Dazu gegensätzlich ist ein gehäusefester Schwenkpunkt 35, um den der zweite Stellhebel 12 verschwenkbar ist, radial innerhalb eines durch den Linearaktuator 10 beaufschlagten Mitnahmebereich 36 positioniert. Zur zusätzlichen Absicherung ist der zweite Stellhebel 12 in der Mittenstellung / Neutralposition (entsprechend einer geöffneten Stellung beider Teilkupplungen 2, 3) an einem Gehäuseanschlag 37 abgestützt.
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Es ist bevorzugt, die als Zapfen / Stifte ausgebildeten Mitnahmebereiche 34, 36 der Stellhebel 11, 12 in einem (axial verlaufenden) Langloch im Bewegungsstößel 24 zu führen. Das Langloch bildet mit seinen Enden unmittelbar die Anschläge 25, 26 aus. Bevorzugt befindet sich zwischen den Mitnahmebereichen 34, 36 eine diese zueinander vorspannende Feder.
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Mit ihren radial innenliegenden Endbereichen 38, 39 greifen die Stellhebel 11, 12 jeweils in eine Nut / Gegenkontur einer konzentrisch zur Drehachse 17, insbesondere konzentrisch und radial außerhalb zweier Eingangswellen 18, 19 des Wendegetriebes 20 angeordneten Schiebehülse 15, 16 ein. Die Schiebehülsen 15, 16 sind auf einem gehäusefesten Hülsenbereich 40 verschiebbar gelagert. Auch liegen die Schiebehülsen 15, 16 aneinander gleitend an. Zu einem, dem ersten Betätigungselement 5 nächstgelegenen Endbereich der ersten Schiebehülse 15 ist ein erstes Betätigungslager 13 in Form eines Wälzlagers angeordnet. Zu einem dem zweiten Betätigungselement 7 axial nächstgelegenen Endbereich der zweiten Schiebehülse 16 ist ein zweites Betätigungslager 14 in Form eines Wälzlagers angeordnet. Es ist zu erkennen, dass die beiden Betätigungslager 13, 14 zu einer gemeinsamen axialen Seite beider Betätigungselemente 5, 7 hin angeordnet sind. Ein Einrücken der jeweiligen Teilkupplungen 2, 3 erfolgt somit durch ein Andrücken des jeweiligen Betätigungslagers 13, 14 an das Betätigungselement 5 oder 7 durch den jeweiligen Stellhebel 11 oder 12.
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Ferner wird darauf hingewiesen, dass der Linearaktuator 10 bevorzugt derart ausgebildet ist, dass er in seinen die jeweilige Teilkupplung 2 oder 3 befindlichen Stellung und/oder der Mittenstellung selbstarretierend ausgebildet ist.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die erfindungsgemäße Idee, einen einzigen Linearantrieb für die Betätigung von zwei Kupplungen (Powershuttle: Vorwärts / Rückwärts) zu haben. Ein einziger Linearantrieb vermeidet das gleichzeitige Schließen beider Kupplungen. Der Aktuator kann hydraulisch oder elektrisch sein, aber ein elektrischer Aktuator wird aus Gründen der Positionssteuerung bevorzugt.
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Der Linearantrieb startet aus einer mittleren Position, in der die zwei Kupplungen (selbständig / normal) geöffnet sind. Durch Aktivierung einer Stange (Bewegungsstößel 24) mit Spiel kann die erste Kupplung (erste Teilkupplung 2) durch Drücken der rechten Gabel (in 1; entsprechen erstem Stellhebel 11) geschlossen werden. Wenn wir in die Neutralstellung zurückkehren, wird die Gabel dank einer Feder 42 zwischen den beiden Gabeln (Stellhebeln 11, 12) und bis zu einem (mechanischen) Anschlag (entweder der Rahmen (Gehäuseanschlag 37) oder ein mechanischer Anschlag im Auslösesystem) zurückgezogen. Dann kann die zweite Kupplung (zweite Teilkupplung 3) durch Ziehen an der linken Gabel (in 1; entsprechen zweitem Stellhebel 12) geschlossen werden. Durch Ziehen oder Drücken bewegen sich die beiden Ausrücklager (Betätigungslager 13, 14) in die gleiche Richtung, da sich die Drehachse der Gabeln entweder oben oder unten an der Stangenposition befindet. Ein elektrischer Linearantrieb ermöglicht eine präzise Positionsregelung, die die Kupplungsmodulation und den Auflagepunkt in Abhängigkeit vom Scheibenverschleiß genau anpassen kann. Um einen permanenten Strom in Vorwärtsrichtung über einen langen Zeitraum mit dem Risiko einer elektronischen Überhitzung zu vermeiden, kann eine Selbstsperrfunktion im Linearantrieb implementiert werden.
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Zudem sei darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben axial, radial und Umfangsrichtung in Bezug die zentrale Drehachse 17 der Doppelkupplung 1 zu sehen sind. Unter axial / axialer Richtung ist demnach eine Richtung entlang / parallel zu der Drehachse 17, unter radial / radialer Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 17 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch um die Drehachse 17 umlaufenden Kreislinie zu verstehen. Die Drehachse 17 kann auch eine dritte Welle eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges (Traktor) sein, die für eine Heck-Zapfwelle verwendet ist.
