DE2941935C2 - Steuereinrichtung für eine Schaltkupplung mit Drehmomentwandler - Google Patents

Steuereinrichtung für eine Schaltkupplung mit Drehmomentwandler

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DE2941935C2 DE2941935A DE2941935A DE2941935C2 DE 2941935 C2 DE2941935 C2 DE 2941935C2 DE 2941935 A DE2941935 A DE 2941935A DE 2941935 A DE2941935 A DE 2941935A DE 2941935 C2 DE2941935 C2 DE 2941935C2
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Description

15
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine Schallkupplung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Zur Vereinfachung und Erleichterung der Fahrzeugbedienung wird ein normales, mechanisch geschaltetes, synchronisiertes Vorgelege-Getriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler kombiniert, der besonders ein einfaches und verschleißfreies Anfahren ermöglicht. Für das Schalten der Gänge ist jedoch zur Zugkraftunterbrechung trotzdem eine Schaltkupplung erforderlich. Diese beiden Aggregate — Drehmomentwandler und Schaltkupplung — werden oft zu einer Baueinheit, der sogenannten Wandler-Schaltkupplung (WSK), vereint und in besonders vorteilhafter Weise in Blockbauweise mit dem synchronisierten Vorgeiege-Getricbe verbunden. In die Einheit der Wandler-Schaltkupplung ist oft auch noch eine Strömungsbremsc — Retarder — mit aufgenommen.
Eine solche Steuereinrichtung ist z. B. aus der ATZ 61, J5 Heft 4. Seite 91 —92 insbesondere Bilder 20. 21 bekannt, bei der die Schaltkupplung in Doppelfunktion von der Gangwechseleinrichtung aus in einer einfachen Auf-ZuSchaltung betätigt wird. Diese Schaltkupplung ist eine allgemein bekannte Trockenkupplung und die Bauräume müssen öldicht gegeneinander abgeschottet werden und infolge der großen, zu übertragenden Drehmomente, die sich nach dem Turbinenmoment des Wandlers richten müssen, sind die Federn, die den Andruck bei geschlossener Schaltkupplung bewirken, sehr stark und erfordern für das öffnen Servoeinrichtungen. Auch die Trockenkupplung fällt aufgrund der zu übertragenden Drehmomente relativ groß aus, so daß sicii insgesamt eine relativ große Baulänge ergibt.
Schließlich sind für eine derartige, die Bedienung eines synchronisierten Vorgelege-Getriebes vereinfachende Wandler-Schaltkupplung aber auch sehr umfangreiche Peripherie-Einrichtungen mit einem relativ großen Sieueraufwand notwendig.
lis ist deshalb Aufgabe der lirfindung, eine Schaltkupplung in Verbindung mit einem Drehmomentwandler nach dem Oberbegriff von Anspruch I zu schaffen mit einer kürzeren Baulänge und einem einfacheren Aufbau, die an Peripherie-Einrichtungen nicht mehr als ein einfaches Schaltgetriebe erfordert. t>o
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 erfüllt.
Die Unterbringung der lahrzustandsabhängigen Steuerung des Druckmittels zur Betätigung der Schaltkupplung in dieser selbst bringt nicht nur eine hohe μ Kupplungs- und damit Schallqualität, sondern auch eine durchgreifende Vereinfachung.
Bei Verwendung einer Naßkupplung, die dazu noch mit einem im System vorhandenen Druckmittel geschlossen wird, ergeben sich günstigste Baumaße bei maximalen Drehmomenten, weil die notwendigen Federn für das öffnen der Kupplung relativ einfach und klein gehalten werden können und eine Naßkupplung höher als eine Trockenkupplung belastet oder eben kleiner ausgelegt werden kann. Auch ist es nicht erforderlich, eine Naßkupplu.ig nach der Erfindung gegenüber dem angrenzenden, z. B. Drehmomentwandler und Schaltgetriebe, absolut öldicht abzuschotten, wie es ja bei einer Trockenkupplung erforderlich ist, was zu einem vereinfachten Aufbau einer solchen Einrichtung führt.
Durch die Anordnung von einem lastrichtungs- und einem drehzahlabhängigen Steuerventil sowie einem Scbnellentleerungsventil in der Schaltkupplung und die Teilung des Druckraumes in zwei nacheinander befüllbare Abschnitte, ergibt nicht nur eine sehr einfache Lösung, sondern auch noch eine optimale Steuerung der Kupplung.
In den Ansprüchen 2 bis 8 wird die Erfindung besonders vorteilhaft ausgestaltet.
Durch die nach Anspruch 2 vorgesehene Entkuppelung, sofort nach Beginn der Schaltbewegung, ist es möglich, einfach zu schalten, wie bei jedem normalen Schaltgetriebe auch, und es können die zu synchronisierten Massen relativ klein gehalten werden, was durch die relativ trockene Kupplung, also ohne Schleppöl, noch begünstigt wird.
Das Einkuppeln erfolgt erst wieder nach Beendigung der Synchronisierung und nach dem Einlegen des neuen, gewählten Ganges in Abhängigkeit vom Fahrzustand entweder sehr schnell oder entsprechend verzögert.
Die Unterbringung eines Lastrichtungs-Steuerventils im Druckkolben und die begrenzt verdrehbare Anordnung dieses Druckkolbens nach Anspruch 3 läßt eine sehr einfache Gestaltung dieses Ventils zu, indem, je nach Lastrichtung — Zug oder Schub —, jeweils durch die begrenzte Drehung des Druckkolbens und damit des Ventiles eine unterschiedlich große Öffnung der Druckleitung zum drehzahlabhängigen Steuerventil gegenübersteht und damit ungedrosselt oder gedrosselt Druckmittel diesem zweiten, drehzahlabhängigen Steuerventil zugeleitet wird.
Eine Anordnung des zweiten, drehzahlabhängigen Steuerventiles nach Anspruchs neben dem Schnellentleerungsventil im Kupplungsträger ermöglicht eine einfache Steuermöglichkeit nach Anspruch 5 durch die Ausnützung der Fliehkraft, die auf einem Fliehgewicht, entgegen dem Druck einer abstimmbaren Feder, wirkt. Durch die Anbringung einer Bohrung im Fliehgewicht kann erreicht werden, daß in einfacher Weise der Durchflußquerschnitt einer Steuereinrichtung mit zunehmender Drehzahl verkleinert wird.
Das nach Anspruch 6 ebenfalls im Kupplungsträger untergebrachte Schnellentleerungsventil hat einen sehr einfachen Aufbau. Es garantiert in einfacher Weise die Beaufschlagung des zweiten, außenliegenden Druckraumes zwischen Kupplungsträger und Druckkolben dann, wenn die Schaltkupplung langsam oder schnell — also mit mehr oder minder gedrosseltem Druck — geschlossen werden soll. Fällt dieser Druck zusammen, werden unter der Wirkung der Fliehkraft und evtl. einer einfachen Druckfeder mit relativ großem Querschnitt versehene Durchbrüchc im Kupplungsträger und Ringnuten im Ventilkolbcn verbunden, die eine Schnellentlüftung des zweiten, außenliegenden Druckraumes und damit eine schnelle öffnung der KuDDlune ermöglichen Das
Druckmittel kann dabei in einfacher Weise in den Sumpf, z. B. des Getriebes, abfließen. Bei getrennter Anordnung der Wandlerschaltkupplung vom Getriebe erfolgt der Abfluß in den Reservebehälter für die Wandlerdruckpumpe.
Die begrenzte Verdrehung des Druckkolbens, die für die einfache Gestaltung des lastabhängigen Steuerventils notwendig ist, kann, um eine noch schnellere Ansprechzeit zu erzielen, in vorteilhafter Weise nach Anspruch 7 über eine Vorlamelle bewirkt werden.
Durch die Führung einer direkten Schmiermittelleitung in den Innenraum der Kupplung nach Anspruch 8 ist es möglich, nicht nur den Kupplungslamellen, entsprechend der Erfindung, das Schmiermittel nur beim Einkuppeln der Lamellen zuzuführen, sondern es ist auch möglich, durch entsprechende Bemessung und Anordnung der Zuführungsleitung, unterstützt durch Kanäle und Durchbrüche, diese Schmierung optimal zu gestalten und unter Mitwirkung der Fliehkräfte die Kupplungslamellen schnell wieder trocken zu schleudern, wobei das abgeschleuderte Schmieröl dabei dem Sumpf, z. B. des Getriebes, oder eben auch dem Reservebehälter für die Wandlerfüllpumpe zugeleitet wird.
Eine Schaltkupplung mit Drehmomentwandler in einem gemeinsamen Bauraum mit einem sychronisierten Vorgelegegetriebe ist aus der DE-AS 12 53 069 bekannt. Die Schaltkupplung wird über eine Steuerung vom Druck- und Schmiermittel aus dem System geschlossen und durch Federkraft geöffnet. Sie ist immer naß, weil das Schmieröl unabhängig von der Betätigung vom Entleerungskanal des Wandlers aus den Kupplungslamellen zugeführt wird. Die Betätigung der Steuereinrichtung erfolgt von einem gesonderten Hebel aus, z. B. dem Kupplungspedal, ist nicht in der Schaltkupplung untergebracht und die weiche Koppelung erfolgt auch nicht fahrzustandsabhängig.
Aus der GB-PS 6 73 737 ist eine Steuereinrichtung für eine Kupplung bekannt, die in dieser Koppelung selbst untergebracht ist. Die Steuerung erfolgt aber nur drehzahl- und nicht fahrzustandsabhängig, wie beim Anmeldegegenstand.
Eine durch Druckmitte! betätigte Reibungskupplung zwischen Motor und dem Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges mit zwei beschränkt zueinander verdrehbaren Kupplungsteilen ist aus der DE-PS 7 26 652 bekannt. Durch die Relativbewegung dieser Kupplungsteile werden Kanäle für das Druckmittel geöffnet oder geschlossen. Die Kupplung wird dabei selbsttätig gelöst, wenn der Antrieb von den Fahrzeugrädern her erfolgt (Schub). Mit dieser Einrichtung erübrigt sich ein zusätzlicher Freilauf.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispie! und anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Halbschnitt durch die Schaltkupplung in Achsrichtung,
Fig.2 eine schematische Darstellung des Lastrichtungs-Steuerventils,
Fig.3 einen Teilschnitt durch den Kupplungsträger mit dem drehzahlabhängigen Steuerventil und dem Schnellentleerungsven til.
In der Fig. 1 ist eine Schaltkupplung mit einem von der Wandlerturbine angetriebenen Kupplungsträger 1, in dem der Druckkolben 2 begrenzt drehbar, aber im Prinzip drehfest, jedoch axial verschiebbar angeordnet ist, dargestellt. In diesem Kupplungsträgcr 1 sind auch noch die Außenlamellen 3 sowie das drehzahlabhängige Steuerventil 4 (Fig.3) und Schnellentleerungsventil 5 untergebracht. Im Druckkolben 2 ist das Lastrichtungs-Steuerventi! 6 drehfest, jedoch axial beweglich angeordnet. Der Abtrieb der Schaltkupplung erfolgt über die Innenlamellen 7, den Innenlamellenträger 8 auf die Anri triebswelle 9 für das der Schaltkupplung nachgeordnete z. B. Vorgelege-Getriebe. Zwischen dem Kupplungstiäger 1 und dem Druckkolben 2 und den Dichtungen II, 12 und 13 liegt ein erster, innenliegcnder 15 und /wischen den Dichtungen 13 und 14 ein /weiter, aullcnlic-
K) gender 16 Druckraum.
Aus F i g. 2 ist schematisch das im Druckkolben 2 gelagerte Lastrichtungs-Steuerventil 6 mit einer Ventilscheibe 61, die unterschiedlich große Diirchbrüche (Bohrungen) 62 und 63 aufweist, erkennbar. Der Druck-
ir> kolben 2 hat eine Drehsicherung 21, die sich begrenzt in einer Ausnehmung 17 am Kupplungsträger 1 bewegen kann. In den beiden Endstellungen wird dabei jeweils eine Blende (Durchbruch) 62 oder 63 vor den Druckmittelkanal 18, der zum drehzahlabhängigen Steuerventil 4 führt, geschwenkt
In F i g. 3 sind das im Kupplungsträger 1 in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete, drehzahlabhängige Steuerventil 4 und Schnellentleerungsventil 5 dargestellt. Beide Ventile bestehen aus etwa radial verlaufenden Bohrungen 41, 51 und haben Ventilkolben 42, 52 und gegen Stirnseiten wirkende Federn 43,53.
Soll eine Gangschaltung im Vorgelege-Getriebe eingeleitet werden, wird durch einen nicht gezeichneten Schalter in der Gangschalteinrichtung ein ebenfalls nicht gezeichnetes Ventil geschlossen und die Druckleitung zum ersten, inncnliegenden Druckraum 15 entlüftet. Unter Wirkung der Fliehkraft und evtl. der Feder 53 wird dabei der Ventilkolben 52 des Schnellcntleerungsventiles 5 gegen einen radial außenliegendcn Anschlag 54 gedruckt. Dabei werden über Ringnuten 55 im Ventilkolben 52 und z. B. Durchbrüchen 56, 57, die vorrangig als Bohrungen ausgeführt sind. Verbindungen für die Schnellentleerung des zweiten, außenliegenden Druckraumes 16 geschaffen. Das in den Innenraum 200 dos Schaltkupplungsgchäuses abfließende Drucköl wird dabei, unter Wirkung der Fliehkraft, von dem drehenden Kupplungsträger 1 an die feststehende Wandung abgeschleudert und fließt von dort in einen Getriebesumpf oder Behälter für die Wandlerpumpe. Die schnelle öffnung der Kupplung wird dabei von einer Feder 22, die gegen den Druckkolben 2 drückt, mitbewirkt. In Fortsetzung der Schaltbewegung wird in bekannter Weise nunmehr der alte Gang herausgenommen, für den neuen Gang synchronisiert und der neue Gang eingelegt.
so Da in der Schaltkupplung selbst sich kein Sumpf bilden kann, treten keine Schleppmomcnte auf, die ja mitsynchronisiert werden müßten, so daß sich die in bezug auf die Synchronisierung ergebenden Nachteile bei nassen Kupplungen nicht auftreten.
1st der neue Gang eingelegt, wird über den schon beschriebenen Schalter in der Gangschalteinrichtung und das ebenfalls schon beschriebene Ventil die Druckmittelleitung von einer Druckmittelpumpe oder vom Wandlerkreislauf aus geöffnet und es kann der zwischen
μ Kupplungsträger I und Druckkoibcn 2 innenlicgcnde, erste Druckraum 15 ungedrosselt bcfülli werden. Dabei wird der Druckkoibcn 2 in Richtung auf die Lamellen 3, 7, 81 zubewegt und die Vorlamclle 81 am inneren \jlmellenträger 8 oder die dem Druckkolben 2 zugekehrte erste Innenlamelle 7 bewirkt beim Anliegen die in Umfangsrichtung mögliche Verdrehung des Druckkolbcns 2, bis die Drehsicherung 21 an einem der beiden Anschläge der Ausnehmung 17 des Kupplungsträgcrs I
7
anliegt. Bei Schub-Betrieb wird dabei die kleine Öffnung Druchbruch 62 und bei Zug-Betrieb die größere Öffnung Durchbruch 63 der Vcntilschcibc 61 oder eines Ventilringes 64 so verschoben, daß Druckmittel über eine der beiden Öffnungen (Durchbrüche) 62, 63 aus -; dem ersten, innenliegenden Druckraum 15 in den Druckmittclkanal 18 und damit in das drehzahlabhängige Ventil 4 fließen kann.
Bei Zug-Betrieb wird dabei schneller und bei Schub-Betrieb langsamer eingekuppelt. Eine zweite, Überlagerte Steuerung erfolgt noch im drehzahlabhängigen Steuerventil 4. Entsprechend der Drehzahl des Kupplungsträgers 1, die gleich der Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers ist, wird ein Ventilkolben 42 in einer Bohrung 41 gegen die Kraft einer Feder 43, je nach Höhe tier Fliehkraft, radial nach außen bewegt. Dabei wird eine Steueröffnung (Steuerschlitz) 48 in der Wandung der Bohrung 41 bei größerer Drehzahl mehr und bei geringerer Drehzahl weniger von der Kolbenwandung 46 abgedeckt, so daß sich bei hoher Drehzahl eine weitere Drosselung und damit ein weicheres Einkuppeln ergibt. Über den Verbindungskanal 44, der zwischen dem drehzahlabhängigen Ventil 4 und dem Schnellentleerungsventil 5 liegt, strömt nunmehr das Druckmittel in das Schnellentleerungsventil und bewirkt die Bewegung des Ventilkolbens 52 in der Bohrung 51 radial nach innen. Dabei werden die für die Schnellentleerung vorgesehenen Durchbrüche 56 zum zweiten, außenliegenden Druckraum 16 verschlossen und über eine Verbindungsbohrung 58 und den Durchbruch 57 kann das Drucköl entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges schnell oder langsamer den zweiten, außenliegendcn Druckraum 16 befüllen. Der Druckkolben 2 schließt dabei gegen den Druck der Feder 22 die Kupplung langsamer, also weich, oder schnei- J5 Ier, also hart. Durch entsprechende Bemessung der Querschnitte in den Ventilen kann dabei eine stoßfreie liinkupplung nach dem Abschluß des Schaltvorganges in Abhängigkeit vom Fahrzustand erreicht werden.
Die Erfindung ist nicht nur auf das dargestellte und beschriebene Beispiel beschränkt. So ist es z. B. auch denkbar, daß jeweils mehrere, lastrichtungs-abhängige Steuerventile 6 und/oder mehrere drehzahlabhängige Steuerventile 4 oder auch Schnellentleerungsventile 5 in der Schaltkupplung angeordnet sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
50
55
bO
65

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Steuereinrichtung für eine Schaltkupplung mit Drehmomentwandler in einem gemeinsamen Bauraum mit einem synchronisierten Vorgelegegetriebe, wobei die Schaltkupplung über eine Steuerung von der Gangwechseleinrichtung aus geschlossen und durch Federkraft geöffnet wird und wobei die Steuerung für eine weiche Koppelung in den neuen Gang fahrzustandsabhängig erfolgt, gekennzeichnet durch die Merkmale:
IO
— Zum Schließen der Schaltkupplung wird Druckmittel zunächst in einen ersten innen liegenden Druckraum (15) zwischen Kupplungsträger (1) und Druckkoiben (2) ungedrosselt geleitet und bewirk: das Anliegen der Lamellen — Au3enlamellen (3), Innenlamellen (7) — sowie die Drehung des Druckkolbens (2) in eine Endstellung (Drehsicherung(2f), Ausnehmung (17)),
— über ein in einem Druckkolben (2) angeordnetes Lastrichtungs-Steuerventil (6) erfolgt schub- und zugabhängig die Befüllung des drehzahlabhängigen Steuerventils (4) über einen Druckmittelkanal(18),
— dieses drehzahlabhängige Steuerventil (4) beeinflußt diesen Druck fliehkraftabhängig und leitet ihn über ein Schnellentleerungsventil (5) zu dem zweiten radial außen liegenden Druckraum (16) zwischen Kupplungsträger (1) und Druckkolben (2) und schließt damit die Schaltkupplung über die Außen- (3) und Innenlamellen (7) zwischen Abtriebswelle vom Drehmomentwandler und Antriebswelle vom Getriebe,
— zum öffnen der Schaltkupplung wird die Druckleitung zum ersten innen liegenden Druckraum (15) und damit auch das Lastrichtungs-Steuerventil (6), da., drehzahlabhängige Steuerventil (4) und das Schnellentleerungsventil (5) drucklos geschaltet, so daß eine Schnellentleerung des zweiten radial außen liegenden Druckraumes (16) über kürzere Wege (Durchbrüche 56,57) erfolgt.
45
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale:
— Das Öffnen des Schnellentleerungsventils (5) wird in der ersten Phase beim Betätigen des Gangschalthebels in den Leerlauf bewirkt,
— das Schließen der Schaltkupplung erfolgt nach der abgeschlossenen Synchronisierung und nach dem Einlegen des neuen Ganges in der letzten Phase der Bewegung des Gangschalthebels.
3. Steuereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch die Merkmale: W)
— Das Lastrichtungs-Steuerventil (6) ist im Druckkolben (2) unter gebracht und besteht aus einer Ventilscheibe (61) oder einem Ventilring (64), die mit dem Druckkolben (2) drehfest, jedoch μ axial beweglich verbunden sind, wobei die Vcntilschcibe (61) oder der Ventilring (64) mit zwei in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden
Durchbrüchen (62,63) verschen sind,
— die Durchbrüche (62, 63) arbeiten mil einem ersten innen liegenden Druckraum (15) zwischen Kupplungsträger (i) und einem Druckkolben (2) sowie einem Druckmiltelkanal (18) im Kupplungsträgcr(I)zusammen,
— der Druckkolben (2) ist gegenüber dem Kupplungsträgcr(l) begrenzt drehbar angeordnet, so daß beim Verdrehen dieses Druckkolbcns unterschiedlich große Durchbrüche (62, 63) der Venlilscheibe (61) oder des Ventilringes (64) gegenüber der öffnung des Druckmiltelkanals (18) zu liegen kommen.
4. Steuereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch das Merkmal:
— Das drehzahlabhängige Steuerventil (4) ist im Kupplungsträger (1) untergebracht, über eine DruckmitteHeitung (18) mit dem Lastrichtungs-Sleuerventil (6) und mil dem SchnelleniJeerungsvenlil (5) verbunden.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Merkmale:
— Das drehzahlabhänige Steuerventil (4) besteht aus einer in radialer Richtung verlaufenden Bohrung (41), einem in dieser Bohrung angeordneten Kolben (42) als Fliehgewicht, einer Feder (43), die entgegen der Fliehkraft auf den Kolben (42) wirkt und einer Steuereinrichtung (45) im Zylinder der Bohrung (41) in Verbindung mit dem Kolben (42), der eine in radialer Richtung verlaufende Bohrung (47) mit einer Steueröffnung (48) hat.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale:
— Das Schnellenlleerungsvcntil (5) besteht aus einer im Kupplungsträger (1) angeordneten, in radialer Richtung verlaufenden Bohrung (51), einem in dieser Bohrung angeordneten Vcntilkolben (52), einer auf diesen Kolben wirkenden Feder (53) und in axialer Richtung verlaufende Durchbrüche (56, 57) durch den Kupplungsträger (1), um eine schnelle Entlüftung der Kupplung zu ermöglichen,
— die Feder (53) wirkt radial nach außen auf die Stirnseite des Ventilkolbens (52) und das Druckmittel bewegt diesen Ventilkolben radial nach innen,
— der Ventilkolben (52) steuert die Zufuhr des Druckmittels zum Schließen der Kupplung und hat zu diesem Zweck Ringnuten (55) und Verbindungsbohrungen (58).
7. Steuereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,gekennzeichnet durch das Merkmal:
— Zwischen Druckkolbcn (2) und Inncnlamellenträgcr (8) ist noch eine Vorlainelle (81) angeordnet.
8. Steuereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch die Merkmale:
Die Schmierung der Kupplungslamellen (3, 7, 81) erfolgt über direkte Schmiermittelleitung (71) aus dem Druckmitielkreislauf des Wandlers und wird nur während des Sciiließvorganges ■> der Kupplung zugeführi. so daß diese sowohl im geöffneten wie auch im geschlossenen Zustand im Prinzip trocken isL
Im Bei eich der Lamellen sind im Innenlairslleniriiger (8) und im Kupplungsträger (1) Schlitze (v.!cr Durchbrüchc (82, 19) so angeordnet, daß die Kupplung keinen eigenen ölsumpf bilden kann.
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