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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugantriebsstränge und insbesondere ein Zapfwellenausgabesystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es der Art nach im Wesentlichen aus der
US 4 577 524 A bekannt ist.
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HINTERGRUND
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Die meisten Arten von Getrieben beinhalten eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle, eine Vielzahl von Zahnradanordnungen, miteinander verbundene Elemente, Wellen und Drehmomentübertragungsvorrichtungen und andere mechanische Elemente. Die verschiedenen Drehmomentübertragungsvorrichtungen werden eingesetzt, um selektiv Drehmoment von einem Drehelement an ein anderes oder von einem Drehelement an ein stationäres Element zu übertragen, um ein bestimmtes Drehzahlverhältnis zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle zu erreichen. Die Ausgangswelle treibt eine endgültige Antriebsanordnung an, die eine weitere Drehzahländerung zwischen der Getriebeausgangswelle und der Achse aufweisen kann.
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Wenn der Betrieb einer Zapfwellen (PTO)-Anordnung oder einer anderen Art von Ausrüstung Drehmoment erfordert, ist die Kraft für den Betrieb vieler gängiger PTO-Vorrichtungen in der Regel entweder turbinenangetrieben oder motorangetrieben. Wenn die PTO turbinenangetrieben wird, wird die PTO angetrieben, wenn das Getriebe von einer vorbestimmten Kupplung in Eingriff genommen wird oder nachdem der Drehmomentwandler seine Arbeit tut. Wenn die PTO motorangetrieben wird, ist sie an eine Eingangswelle oder eine Drehmomentwandlernabe gekoppelt, die immer verfügbar ist, wenn der Motor läuft, und daher nicht auf einen Übertragungsmodus beschränkt ist. Ein PTO-Gehäuse, das Rotations- und Ausgangsverbindungselemente der PTO enthält, kann mit dem Getriebe verbunden sein. Schmieröl muss den Rotationselementen in dem PTO-Gehäuse bereitgestellt werden.
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Bekannte PTO-Systeme werden von einem Schmierölsystem des Getriebes mit Schmieröl versorgt und behalten das Schmieröl für die Rotationselemente in dem PTO-Gehäuse mit nur einer begrenzten Rückführung des Öls an den Getriebesumpf. Öl in dem PTO-System muss im Wesentlichen den größten Teil des PTO-Gehäuses ausfüllen, bevor es einen Stand erreicht, der erforderlich ist, damit es zurück zum Getriebe abfließt. Dies führt zu Rotationsverlusten und verringerter Effizienz beim Betrieb der PTO-Komponenten sowie während Zeiträumen, in denen die PTO-Komponenten nicht im Eingriff stehen, weil die Rotationselemente der PTO-Einheit in einem kontinuierlichen Rotationskontakt mit dem Schmieröl stehen. Bekannte PTO-Systeme stellen der Ausrückkupplung auch keinen Durchfluss positiven Drucköls bereit, sondern stellen Öl lediglich als ein Ölreservoir bereit.
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Es besteht deshalb Bedarf für eine PTO-Einheit, die Rotationsverlust verringert und die Effizienz erhöht, gegenüber bekannten PTO-Einheiten, die nur eine begrenzte Rückführung von Schmieröl zu dem Getriebesumpf bereitstellen, nachdem Öl eine vorbestimmte Höhe in der Einheit erreicht hat, und weiterer Bedarf für eine PTO-Einheit, die einen Durchfluss positiven Drucköls zur Schmierung einer Ausrückkupplung bereitstellt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Zapfwellen (PTO)-System für ein Kraftfahrzeug bereit, das sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet.
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In einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung ist eine PTO-Antriebswelle innerhalb des PTO-Gehäuses angeordnet. Die PTO-Antriebswelle ist mit einem PTO-Eingangsantriebselement verbunden und wird von diesem axial gedreht, das in dem Getriebegehäuse angeordnet ist, und die Ausrückkupplungsanordnung ist mit der PTO-Antriebswelle verbunden.
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In einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung versorgt eine unter Druck gesetzte Einrückleitung einen Einrückkolben selektiv mit einem ersten Teil eines Druckölvolumens, wodurch der Einrückkolben verschoben wird, um eine Vielzahl von Reibplatten der Ausrückkupplungsanordnung in Eingriff zu nehmen, und ein gesteuerter Schmierölkreislauf, der von der unter Druck gesetzten Einrückleitung isoliert ist, versorgt die Reibplatten und die Ausrückkupplungsanordnung direkt mit einem zweiten Teil des Druckölvolumens für kontinuierliche Schmierung der Reibplatten und der Ausrückkupplungsanordnung.
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In einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung erstreckt sich das Trennrohr längs in einer länglichen Bohrung, die in der PTO-Antriebswelle erzeugt wurde, wobei das Trennrohr eine Kupplungsversorgungskammer und eine Steuerschmierölkammer definiert und trennt, wobei: die Kupplungsversorgungskammer mit der unter Druck gesetzten Einrückleitung verbunden ist, die agiert, um den Einrückkolben mit dem Drucköl von der unter Druck gesetzten Einrückleitung zu versorgen; und die Steuerschmierölkammer mit dem gesteuerten Schmierölkreislauf verbunden ist.
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In einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung versorgt ein gesteuerter Schmierölkreislauf eine Ausrückkupplungsanordnung direkt mit Druckölvolumen zur kontinuierlichen Schmierung der Ausrückkupplungsanordnung.
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In einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung leitet eine unter Druck gesetzte Einrückleitung Drucköl in die Kupplungsversorgungskammer von einem ersten Teil eines Volumens des Drucköls des Getriebegehäuses; und ein gesteuerter Schmierölkreislauf leitet Drucköl in die Steuerschmierölkammer von einem zweiten Teil des Volumens des Drucköls des Getriebegehäuses.
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In einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Ausgangswellenelement ferner mehrere Schmierölzuführöffnungen, die in Fluidverbindung mit dem Schmierölzufuhrkanal stehen, und eine Öffnung an der Ausrückkupplungsanordnung, um einen kontinuierlichen Strom an Drucköl an die Ausrückkupplungsanordnung bereitzustellen.
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In einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Ausgangswellenelement ferner eine Antriebsseite mit Verzahnungen zum Ineinandergreifen mit einem Ausgangselement.
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In einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung ist mindestens ein Teil der Schmierölablassrückführung außerhalb von sowohl dem PTO-Gehäuse als auch dem Getriebegehäuse angeordnet.
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Figurenliste
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In den Figuren bezeichnen darüber hinaus gleiche Nummern in allen Ansichten entsprechend dieselben Komponenten. Zu den Zeichnungen:
- 1 ist eine Seitenendansicht eines Getriebes mit einem Zapfwellen (PTO)-System der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine schematische Querschnittseitenansicht des Getriebes von 1;
- 3 ist eine Querschnitts-Endansicht von 1
- 4 ist eine Querschnitts-Endansicht modifiziert von 3;
- 5 ist eine perspektivische Ansicht von vorne links eines Ausgangswellenelements in Übereinstimmung mit den Aspekten der vorliegenden Erfindung; und
- 6 ist ein Querschnitt der perspektivischen Ansicht von vorne links von Abschnitt 6 von 5.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird in 1 bis 6 ein Zapfwellen (PTO)-System dargestellt, das einen Ölablass und Drucköl an eine Ausrückkupplungsanordnung bereitstellt, die die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung verkörpert, und ein designiertes PTO-System 10.
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Unter Bezugnahme insbesondere auf 1 beinhaltet das PTO-System 10 eine PTO-Pumpe 12, die beispielsweise durch Befestigungselemente mit einem PTO-Gehäuse 14 verbunden ist. Die PTO-Pumpe 12 und das PTO-Gehäuse 14 sind gemeinsam an einem Getriebegehäuse 16 eines exemplarischen Getriebes angebracht. Schmieröl, das sich innerhalb des PTO-Gehäuses 14 ansammelt, wird durch Schwerkraftfluss an das Getriebegehäuse 16 über eine Schmierölablassrückführung 18 zurückgeführt. Die Schmierölablassrückführung 18 ist an einem Tiefpunkt 20 des Gehäuses mit dem PTO-Gehäuse 14 verbunden, näher dargestellt in 2. In Übereinstimmung mit mehreren Aspekten kann mindestens ein Abschnitt der Schmierölablassrückführung 18, um einen Schwerkraftfluss des Schmieröls innerhalb der Schmierölablassrückführung 18 zu ermöglichen, außerhalb von sowohl dem PTO-Gehäuse 14 als auch dem Getriebegehäuse 16 angeordnet sein, und mindestens ein Abschnitt ist nach unten zum Getriebegehäuse 16 gerichtet. Einer Antriebs- und PTO-Montageverbindung zwischen dem PTO-System 10 und dem Getriebegehäuse 16 wird ein PTO-Eingangsantriebsdeckel 22 bereitgestellt, der das Getriebegehäuse 16 und das PTO-System 10 gegen den Verlust von Schmieröl und Zustrom von externen Verunreinigungen abdichtet.
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Unter Bezugnahme auf 2 und erneut auf 1 nimmt der PTO-Eingangsantriebsdeckel 22 einen Teil eines PTO-Eingangsantriebselements 24 auf, der mit den Antriebskomponenten im Getriebegehäuse 16 beinhaltet ist. Das PTO-Eingangsantriebselement 24 ist mit einer PTO-Antriebswelle 26 verbunden und dreht diese axial. Zur selektiven Übertragung der Antriebskraft, die durch die PTO-Antriebswelle 26 bereitgestellt wird, an einen Aufsatz, wie z. B. über ein Ausgangselement 80, gezeigt und beschrieben in Bezug auf 3, der durch einen Benutzer ausgewählt wird, stellt das PTO-System 10 eine Ausrückkupplungsanordnung 28 bereit, die mehrere rotierende Reibplatten mit bekannter Bauart beinhalten kann. Der Aufsatz, der vom Benutzer ausgewählt wird, kann lösbar mit einem Aufsatzausgang 30 verbunden werden, der koaxial gemeinsam mit der PTO-Antriebswelle 26 gedreht wird, wenn die Reibplatten der Ausrückkupplungsanordnung 28 gekoppelt oder in Eingriff genommen sind.
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In Übereinstimmung mit mehreren Aspekten definiert das Getriebe eine Quelle oder ein Volumen 31 eines Drucköls (oder einer Getriebeflüssigkeit), das sowohl zum Betrieb als auch zur Schmierung des PTO-Systems 10 zur Verfügung steht. Die Reibplatten der Ausrückkupplungsanordnung 28 können in Eingriff genommen werden oder ausgerückt sein durch Anwendung oder Entfernung des Drucköls, das durch eine unter Druck gesetzte Einrückleitung 32 geleitet wird unter Verwendung eines ersten Teils 31A des Druckölvolumens 31, das von dem Getriebe bereitgestellt wird. Unter Druck stehendes Schmieröl wird von der unter Druck gesetzten Einrückleitung 32 an ein oder mehrere Einrückkolben 54 geleitet, der/die (nach rechts, wie in 2 zu sehen) hin zu den Reibplatten der Ausrückkupplungsanordnung 28 übersetzt/übersetzen, wodurch die Reibplatten reibschlüssig in Eingriff genommen werden. Die Reibplatten drehen sich gemeinsam mit der PTO-Antriebswelle 26, und wenn sie reibschlüssig in Eingriff genommen sind, co-rotieren sie auch ein Ausgangswellenelement 34, das drehbar mit der PTO-Antriebswelle 26 verbunden ist. Um die Reibplatten reibschlüssig auszurücken, wird Druck in der unter Druck gesetzten Einrückleitung 32 verringert oder abgelassen, und Vorspannungselemente, die die Einrückkolben 54 berühren, wenden eine Vorspannkraft an, die in die entgegengesetzte Richtung zur angewandten Richtung des Drucköls agiert, wodurch die Drehung des Ausgangswellenelements 34 gestoppt wird.
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Öl, das zum Betrieb der Reibplatten in die Ausrückkupplungsanordnung 28 geleitet wird, tropft dann nach unten und wird im Tiefpunkt des Sumpfes 36 gesammelt. In Übereinstimmung mit mehreren Aspekten darf das vom Tiefpunkt des Sumpfes 36 gesammelte Öl durch Schwerkraftfluss über eine Schmierölablassleitung 38 abgelassen werden, die einen Teil der Schmierölablassrückführung 18 bildet, die in Bezug auf 1 beschrieben wurde, um an das Getriebe zurückgeführt zu werden.
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In Übereinstimmung mit weiteren Aspekten wird ein zweiter Teil 31 B des Druckölvolumens 31 durch einen gesteuerten Schmierölkreislauf 40 unabhängig von der unter Druck gesetzten Einrückleitung 32 übertragen, durch einen zentralen Kanal, der sich durch die PTO-Antriebswelle 26 erstreckt in einen Schmierölzufuhrkanal 42, der in dem Ausgangswellenelement 34 erzeugt wird. Von dem Schmierölzufuhrkanal 42 wird das unter Druck stehende Schmieröl durch eine Vielzahl von Schmierölzuführöffnungen 44 hindurch gedrängt, die sich durch das Ausgangswellenelement 34 und außerhalb des Schmierölzufuhrkanals 42 erstrecken, um an die Reibplatten der Ausrückkupplungsanordnung 28 geleitet zu werden, wodurch ein positiver Öldruck zur Schmierung der Reibplatten bereitgestellt wird. Nach Verwendung tropft das Öl nach unten und wird am Tiefpunkt des Sumpfs 36 gesammelt, um durch die Schmierölablassleitung 38 ans Getriebe zurückgeführt zu werden.
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Unter Bezugnahme auf 3 und erneut auf 1-2 wird in einer exemplarischen Konfiguration des PTO-Systems 10 das Druckölvolumen für die Zufuhr durch die unter Druck gesetzte Einrückleitung 32 für den Betrieb des PTO-Systems 10 und durch den gesteuerten Schmierölkreislauf 40 getrennt, der Drucköl zur Schmierung der Komponenten des PTO-Systems 10 liefert. In Übereinstimmung mit mehreren Aspekten wird ein erster Teil des Druckölvolumens durch die unter Druck gesetzte Einrückleitung 32 an einen Eingriffsölkanal 46 geliefert, der durch eine Wand des PTO-Gehäuses 14 erzeugt wird, die in Fluidverbindung mit einem Einrückleitungskanal 48 steht, der durch die PTO-Antriebswelle 26 erzeugt wird. Von dem Einrückleitungskanal 48 strömt das Öl dann in die Kupplungsversorgungskammer 50, die einen ersten Teil einer länglichen Bohrung 51 definiert, die in der PTO-Antriebswelle 26 erzeugt wird. Von der Kupplungsversorgungskammer 50 strömt das Drucköl dann durch einen Kupplungsversorgungskanal 52, der sich durch die Wand der PTO-Antriebswelle 26 erstreckt, die in der Nähe zur Ausrückkupplungsanordnung 28 liegt, wo es auf einen oder mehrere Einrückkolben 54, wie zuvor beschrieben, wirkt.
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Der/die Einrückkolben 54 verschieben sich in Kupplungseinrückrichtung „A“, wodurch ein oder mehrere Kupplungsplatten 56 berührt werden, wodurch wiederum eine Vielzahl von Kupplungsreibplatten 58 reibschlüssig in Eingriff genommen werden. Die Kupplungsreibplatten 58 sind mit dem Ausgangswellenelement 34 verbunden. Wenn die Kupplungsreibplatten 58 reibschlüssig mit den Kupplungsplatten 56 in Eingriff stehen, wird das Ausgangselement 34 daher co-rotiert, wenn die PTO-Antriebswelle 26 gedreht wird. Die Vorspannelemente, wie Federn, verschieben die Einrückkolben, um die Kupplungsplatten 56 von den Kupplungsreibplatten 58 auszurücken, wenn der Öldruck abgelassen wird.
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Ein Trennrohr 60, das in Längsrichtung in der längslaufenden Bohrung 51 der PTO-Antriebswelle 26 angeordnet ist, trennt das Drucköl in der Kupplungsversorgungskammer 50 von dem Drucköl in einer Steuerschmierölkammer 62, die einen zweiten Teil der längslaufenden Bohrung 51 der PTO-Antriebswelle 26 definiert. Das Trennrohr 60 beinhaltet ein erstes kugeliges Ende 61a, das reibschlüssig eine Innenwand mit einem ersten Innendurchmesser der längslaufenden Bohrung 51 berührt, und ein zweites kugeliges Ende 61b, das eine Innenwand mit einem zweiten Innendurchmesser berührt, der größer als der erste Innendurchmesser der längslaufenden Bohrung 51 ist, und in der Nähe der Ausrückkupplungsanordnung 28 angeordnet ist. Das zweite kugelige Ende 61b weist damit einen größeren Durchmesser auf als das erste kugelige Ende 61a. Das erste und zweite kugelige Ende 61a, 61b stellen zusammen mit dem rohrförmigen Körper des Trennrohrs 60 fließende Grenzen bereit, die die Kupplungsversorgungskammer 50 von der Steuerschmierölkammer 62 trennen.
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Die Steuerschmierölkammer 62 wird mit einem zweiten Teil des Volumens von Drucköl versorgt über den gesteuerten Schmierölkreislauf 40, der in Bezug auf 2 erörtert wurde, über einen Schmierölkanal 64. Der Strom des Drucköls in dem Schmierölkanal 64 wird unter Verwendung einer ersten und zweiten Schmierölöffnung 66, 68 beschränkt, die in einem Isolierungselement 67 erzeugt werden, bevor er in einen oder mehrere Schmierölverbindungskanal bzw. -kanäle 70, 70' eindringt, der bzw. die durch eine Wand der PTO-Antriebswelle 26 erzeugt werden. Die Steuerschmierölkammer 62 steht in Fluidverbindung mit dem Schmierölzufuhrkanal 42. Wie vorab bemerkt, wird das Drucköl in der Steuerschmierölkammer 62 durch das Trennrohr 60 daran gehindert, sich mit dem Drucköl in der Kupplungsversorgungskammer 50 zu vermischen. Dies ermöglicht der unter Druck gesetzten Einrückleitung 32, wenn ausgewählt, unabhängig Drucköl an die Einrückkolben 54 zu liefern oder diesen Druck abzulassen, was die Ausrückung der Kupplungselemente ermöglicht, während ein unabhängiger, beschränkter Strom des Drucköls unter Verwendung des gesteuerten Schmierölkreislaufs 40 zur Verfügung steht, um Komponenten, wie z. B. die Ausrückkupplungsanordnung 28 und verschiedene Lager des PTO-Systems 10 kontinuierlich zu ölen.
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Zusätzlich zu den mehreren Schmierölzuführöffnungen 44, kann das Ausgangswellenelement 34 ferner eine erste Lagerschmierölöffnung 72 beinhalten, die Schmieröl von dem Schmierölzufuhrkanal 42 an eine Kugellageranordnung 74, 78 leitet, die das Ausgangswellenelement 34 drehbar stützt. Das Ausgangswellenelement 34 kann beispielsweise durch Kerbverzahnungen derart mit einem Ausgangselement 80 verbunden sein, dass eine Abtriebswelle dazu dient, eine Vorrichtung, wie z. B. eine Hydraulikpumpe, einen Motorgenerator oder dergleichen (nicht dargestellt) zu drehen.
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Der Schmierölkreislauf 40 wird dafür verwendet, um Öl an den Schmierölkanal 64 zu liefern.
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Unter Bezugnahme auf 4 und erneut auf 3 ist der Tiefpunkt des Sumpfes 36 vorzugsweise in der Nähe des Tiefpunkts 20 des Gehäuses angeordnet. Abhängig von einer Geometrie des PTO-Gehäuses 14, kann Öl, das im Tiefpunkt des Sumpfes 36 gesammelt wird, über einen Ölsumpfkanal 86 auch an eine Ölsumpfrückführkammer 84 geleitet werden. Die Schmierölablassrückführung 18, ausführlich in Bezug auf 1 gezeigt, kann entweder direkt mit dem Tiefpunkt des Sumpfes 36 oder der Ölsumpfrückführkammer 84 verbunden sein. Drucköl, das als Schmieröl bereitgestellt wird, kann auch an eine zweite Ausrückkupplungsanordnung 88 geleitet und als Ablass von dieser gesammelt werden.
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Unter Bezugnahme auf 5 und erneut auf 2 und 3 kann das Ausgangswellenelement 34 einen zentralen Kanalabschnitt 90 beinhalten, wobei der Schmierölzufuhrkanal 42 sich durch sowohl einen Nippel 92 als auch einen verzahnten Teil 94 des zentralen Kanalabschnitts 90 erstreckt. Der Schmierölzufuhrkanal 42 kann beispielsweise als gebohrte, geschlossene Kammer im zentralen Kanalabschnitt 90 erzeugt werden. Der verzahnte Abschnitt 94 kann mit Außenverzahnung, wie einem Zahnradzahn 98 und einem nachfolgenden Zahnradzahn 96, bereitgestellt werden, wodurch ein Rad mit Kerbverzahnung definiert wird. Die Schmierölzuführöffnungen 44 werden zum Beispiel durch Bohren in ein Tal 100 zwischen zwei beliebigen aufeinanderfolgenden Zahnradzähnen, wie z. B. Zahnradzahn 98 und einem nachfolgenden Zahnradzahn 96, und in den Schmierölzufuhrkanal 42 erzeugt. Schmieröl kann somit während der Drehung des Ausgangswellenelements 34 durch die Schmierölzuführöffnungen 44 an die Kupplungselemente der Ausrückkupplungsanordnung geliefert werden. Eine Antriebsseite 102 des Ausgangswellenelements 34, die keine Schmierölzuführöffnungen 44 oder keinen Abschnitt des Schmierölkanals 42 enthält, kann eine Bohrung beinhalten, die eine Innenverzahnung 104 aufweist, die ein separates Rad mit Kerbverzahnung zur Ineingriffnahme des Ausgangselements 80 definiert, wie in Bezug auf 3 dargestellt und beschrieben.
