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Einleitung
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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Wiedergabegeräte für Ton in hoher Qualität. Insbesondere betrifft die Erfindung das Gebiet von solchen Wiedergabegeräten, bei welchen die Rotationsbewegung eines Antriebs über einen Riemen oder ein Reibrad auf eine Schwungmasse übertragbar ist.
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Stand der Technik und Nachteile
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Wiedergabegeräte für Ton in hoher und sehr hoher Qualität, so genannte Hi-Fi- oder High-End-Geräte, sind seit langer Zeit bekannt. Diese Geräte dienen dem Abspielen von Musik oder Sprache, welche auf einem Ton- oder Datenträger abgelegt ist. Der Ton- oder Datenträger wird zur Wiedergabe mit einem Lesekopf abgetastet. Das Abtasten geschieht je nach Art des Geräts mechanisch (Plattenspieler), elektromagnetisch (Tonbandgerät, Kassettenrekorder), oder optisch (Compactdisc-Spieler). Je nach Art des Ton- oder Datenträgers wird dieser mittels eines rotierenden Antriebs vollständig um eine Drehachse in Rotation versetzt (Schallplatte, Compactdisc), oder ein rotierender Antrieb wickelt den Ton- oder Datenträger von einer Spule auf eine andere (Kassette, Tonband). Der rotierende Antrieb kann dabei entweder direkt mit dem Ton- oder Datenträger bzw. der Spule verbunden sein (sog. „direct drive“-Antrieb), oder er wirkt indirekt mittels eines zwischengeschalteten Riemens oder Reibrads auf den entsprechenden Abtriebskörper. Ein Abspielgerät für Schallplatten, welches einen solchen Riemenantrieb benutzt, ist beispielsweise aus der Druckschrift
DE 25 17 395 A1 bekannt. Eine auf Reibung beruhende Rutschkupplung, welche von der Umfangsfläche eines Plattentellers angetrieben wird und deren Welle zum Antreiben eines Bandlaufwerks dient, ist aus der Druckschrift
DE 848 871 B bekannt.
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Insbesondere bei analogen Verfahren (Schallplatte, Tonband, Kassette) ist es von großer Wichtigkeit, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen Tonträger und Lesekopf möglichst konstant bleibt. Andernfalls ergeben sich Schwankungen in der Tonhöhe, die das Hörerlebnis deutlich beeinträchtigen. Aufgrund der sehr hohen Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs gegenüber solchen Schwankungen muss durch konstruktive Maßnahmen sichergestellt sein, dass sich auch minimale Schwingungen der Rotationsgeschwindigkeit des Antriebs, die kaum zu vermeiden sind, möglichst nicht auf den Tonträger übertragen.
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Aus diesem Grunde sind aus dem Stand der Technik Konstruktionen bekannt, die die Laufruhe verbessern.
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Eine einfache Möglichkeit besteht in der Verwendung einer zusätzlichen Schwungmasse (Plattenteller, Schwungmasse am sog. Capstan-Antrieb eines Kassettenrecorders). Je größer die Schwungmasse, desto besser gleicht sie kurzzeitige Abweichungen (Schwingungen) der Rotationsgeschwindigkeit aus. Insbesondere bei besonders hochqualitativen Geräten (High-End-Plattenspielern) werden daher sehr große bzw. schwere Schwungmassen verbaut. Allerdings stößt man hier an konstruktive Grenzen (Lagerreibung, Gewicht, Verschleiß), die aus konstruktiven und/oder wirtschaftlichen Gründen nicht überschritten werden. Zudem verschlechtert sich auch das dynamische Verhalten des Klangbildes bei großen Tellermassen.
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Auch durch Verwendung eines besonders weichen Riemens bzw. Reibrads kann eine Schwingungsdämpfung erreicht werden. Allerdings sind solchen Maßnahmen insbesondere bei hohen Schwungmassen ebenfalls enge Grenzen gesetzt, da der Riemen andernfalls insbesondere beim Anfahren zu stark beansprucht werden könnte, was die Lebensdauer beeinträchtigen würde. Auch durch besonders langsames Anfahren, verbunden mit einer entsprechenden Steuerung, kann dieser Nachteil nur bedingt umgangen werden.
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Eine zusätzliche Maßnahme besteht in einer verbesserten Entkopplung des Antriebs vom Chassis, da auch das Chassis mechanischen Schwingungen (Trittschall, Vibrationen durch die verstärkten Töne) ausgesetzt ist. Beispielsweise durch Vorsehen entsprechender Entkopplungselemente aus weichen Materialien kann der Antrieb so von äußeren Schwingungen entkoppelt werden.
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Aufgabe der Erfindung und Lösung
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Wiedergabegerät für Ton in hoher Qualität bereitzustellen, welches eine verbesserte Schwingungsentkopplung zwischen einem Antrieb und einer über einen Riemen oder ein Reibrad angetriebenen Schwungmasse aufweist. Auch die Verwendung einer kleinen Schwungmasse soll ermöglicht sein.
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Die Aufgabe wird durch ein Wiedergabegerät nach Anspruch 1, sowie eine Kupplung für ein Wiedergabegerät nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den jeweils abhängigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Figuren zu entnehmen.
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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Wiedergabegerät für Ton in hoher Qualität, beispielsweise einen Schallplattenspieler, ein Cassetten- oder Tonbandgerät, oder einen CD-Spieler. Insbesondere ist die Erfindung jedoch für Schallplattenspieler geeignet.
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Das Wiedergabegerät umfasst einen motorischen Antrieb und eine über einen Riemen oder ein Reibrad von diesem Antrieb angetriebene Schwungmasse. Die Schwungmasse kann z.B. ein Plattenteller, oder eine Scheibe sein, welche dazu dient, die Laufruhe insgesamt zu erhöhen. Auch die Spule einer Cassette oder eines Tonbands kann vorliegend als Schwungmasse angesehen werden. Es sei angemerkt, dass ein derartiges Gerät nur eine sehr geringe Leistungsaufnahme für den Antrieb besitzt, typischerweise 1 bis 30 Watt. Somit ist klar, dass sich auch die erfindungsgemäße Lösung ausschließlich auf derartige Leistungsbereiche beschränkt.
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Mit einer rotierbaren Antriebsachse (diese kann direkt am Motor liegen, jedoch auch einer anderen Komponente zugeordnet sein, s.u.) ist eine Kupplung zur Bereitstellung einer auf die Schwungmasse übertragbaren Rotationsbewegung verbunden. Die Kupplung ist demnach eine Einheit zur Übertragung von Rotationsbewegungen vom Antrieb (Motor) und einer Antriebsachse (z.B. Motorachse) auf die Schwungmasse, wobei die Bewegungen außerdem vor oder nach der Kupplung noch über einen Riemen oder ein Reibrad weitergegeben werden.
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Die Kupplung umfasst einen mit der vorstehend genannten Antriebsachse verbundenen Mitnehmer, und eine abtriebsseitige Abtriebsscheibe.
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Erfindungsgemäß sind nun Mitnehmer und Abtriebsscheibe in Rotationsrichtung (Antriebsrichtung) der Kupplung mittels mindestens eines die Relativrotation von Mitnehmer (5A) und Abtriebsscheibe begrenzenden elastischen Elements miteinander gekoppelt. Das bedeutet, dass Mitnehmer und Antriebsscheibe (in Richtung der Rotation) sich nicht unmittelbar berühren, sondern dass eines oder mehrere elastische Elemente vorgesehen sind, welche in Rotationsrichtung als Dämpfungselemente wirken.
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Ferner sind in einer rotationsaxialen Richtung, also einer Richtung, die senkrecht auf der vorstehend genannten Rotationsrichtung steht, mit einem Radiallager verbunden. Das Radiallager erlaubt lediglich eine relative Drehung der beiden Komponenten zu einander; ein axiales Spiel ist hingegen nicht gegeben.
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Im Ergebnis sind vom Antrieb herrührende Unregelmäßigkeiten seiner Rotationsbewegungen nunmehr nur noch gedämpft auf die Schwungmasse übertragbar. Durch die gedämpfte Übertragung der Bewegungen, also die Dämpfung der vom Antrieb erzeugten geringen, aber zu hörbaren Vibrationen führenden Schwankungen, wird insbesondere das dynamische Klangverhalten signifikant verbessert. Darüberhinaus erlaubt es die erfindungsgemäße Konstruktion, die Größe der Schwungmasse deutlich zu reduzieren, ohne den genannten Vorteil einer Verbesserung des Klangverhaltens zu verlieren.
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Nach einer Ausführungsform ist die Antriebsachse gleichzeitig auch die Rotationsachse des Antriebs. Die Kupplung ist dann mit ihrem Mitnehmer unmittelbar auf dieser Motorachse aufgesetzt.
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Nach einer anderen Ausführungsform ist die Antriebsachse die Rotationsachse eines vom Antrieb mittels Riemens oder Reibrads angetriebenen separaten Schwungrads (auch „Flywheel“ genannt). In diesem Fall sitzt die Kupplung also nicht unmittelbar auf der Motorachse, sondern auf einer weiteren Achse, welche ihrerseits vom Motor angetrieben ist. Vom Schwungrad aus kann die Bewegung dann wiederum mittels Riemen oder Reibrad weitergegeben werden, wobei erfindungsgemäß zwischen Schwungrad und Riemen bzw. Reibrad die Kupplung eingesetzt ist und die Bewegung überträgt und dabei deren Schwingungen dämpft.
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Nach einer Ausführungsform ist das elastische Element ein schlauchförmiger Elastomer. Er kann jedoch auch aus Vollmaterial bestehen, oder eine andere Form aufweisen. Ein weicheres Elastizitätsverhalten ist dabei bevorzugt. Dies kann auch durch Ausnehmungen im Vollmaterial bzw. den Wandungen des Schlauches erreicht bzw. erhöht werden.
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Bevorzugt ist das elastische Element (bzw. jedes der elastischen Elemente, sofern mehrere vorhanden sind) auf einem Bolzen, der in rotationsaxialer Richtung aus dem Mitnehmer herausragt, angeordnet, und kommt lediglich an seinen beiden Randbereichen mit diesem Bolzen in Berührung. Somit ist der Bereich zwischen den Randbereichen in weitere Laufrichtungen verformbar, was die Elastizität erhöht.
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Es ist klar, dass der Bolzen anstelle im Mitnehmer auch in der Abtriebsscheibe angeordnet sein kann.
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Um besagte Berührung auf die beiden Randbereiche zu beschränken, kann der Bolzen in seinem aus dem Mitnehmer herausragenden Bereich eine mittige Verjüngung aufweisen. In diesem Bereich liegt das elastische Element nicht am Bolzen an, sondern kann sich in Rotationsrichtung ein Stück weit frei bewegen. Es weist demnach in diese Richtung eine deutlich erhöhte Elastizität auf.
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Außerdem ist es bevorzugt, dass das elastische Element innerhalb einer rotationsaxialen Bohrung der Abtriebsscheibe angeordnet ist, und lediglich an seinem mittleren Bereich mit dieser Bohrung in Berührung kommt. Durch Limitierung der Berührung auf den mittleren Bereich wird die Elastizität in Rotationsrichtung ebenfalls erhöht.
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Konkret kann die Bohrung mittig einen verjüngten Bereich (mit verkleinertem Durchmesser) aufweisen, wobei verjüngter Bereich der Bohrung einerseits und mittige Verjüngung des Bolzens andererseits koplanar zueinander angeordnet sind.
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Durch die Bereitstellung des besagten verjüngten Bereichs kommt nur dieser Bereich mit der Mantelfläche des elastischen Elements in Verbindung. Sofern verjüngter Bereich der Bohrung einerseits und mittige Verjüngung des Bolzens andererseits in derselben Ebene liegen, führt dies zu einer besonders vorteilhaften, elastischen Lagerung zwischen Mitnehmer und Abtriebsscheibe. Insbesondere ist die erwünschte Elastizität stark richtungsabhängig. Während sie in Rotationsrichtung groß ist, ist sie in rotationsaxialer Richtung gering. Auf diese Weise wird ein unerwünschtes Kippen der beiden Komponenten Mitnehmer und Abtriebsscheibe wirksam unterbunden.
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Vorzugsweise weit die Kupplung zwei, drei, vier oder fünf elastische Elemente auf. Eine geringere Anzahl ist insofern vorteilhafter, als dass bei mehr elastischen Elementen diese sehr weich sein müssen, um insgesamt eine ausreichend hohe Elastizität bereitzustellen. Aus Symmetriegründen sind drei elastische Elemente am meisten bevorzugt.
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Es ist klar, dass die Kupplung immer eine der Anzahl der elastischen Elemente entsprechende Anzahl von Bolzen und Bohrungen aufweisen sollte. Es ist allerdings möglich, die Anzahl der „aktiven“ elastischen Elemente veränderlich zu gestalten, indem z.B. einzelne Bolzen und/oder elastische Elemente herausnehmbar sind, um so die Elastizität anpassen zu können. Auch der Wechsel auf elastische Elemente mit anderen mechanischen Eigenschaften ist so leichter möglich. Schließlich lassen sich so auch elastische Elemente unterschiedlicher Eigenschaften auf einfache Weise miteinander kombinieren.
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Das oben genannte Radiallager ist nach einer Ausführungsform als Gleitlager oder, nach einer anderen Ausführungsform, als Kugellager ausgebildet, welches auf einem rotationskoaxial verlaufenden Zapfen des Mitnehmers und in einer ebenfalls rotationskoaxial angeordneten Bohrung der Abtriebsscheibe angeordnet ist. Diese Konstruktion ist platz- und gewichtssparend.
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Es ist jedoch vollkommen klar, dass auch andere Arten von Lagern und andere Positionierungen für die Erfindung verwendbar sind.
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Es ist auch klar, dass das Radiallager durch das o.g. elastische Element selber bereitgestellt sein kann, sofern dieses eine rotationsaxiale Relativbewegung zwischen Mitnehmer und Abtriebsscheibe verhindert.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Kupplung gemäß vorstehender Beschreibung. Zur Vermeidung von Wiederholungen sei auf die entsprechenden Passagen weiter oben, sowie die nachfolgende Figurenbeschreibung verwiesen. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Kupplung in Verbindung mit bekannten Wiedergabegeräten wie insbesondere Schallplattenspielern kann deren Laufruhe erhöht und ihr dynamisches Klangverhalten signifikant verbessert werden.
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Figurenbeschreibung
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand nicht maßstäblicher Figuren erläutert. Dabei zeigt
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1 eine Explosionsansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung;
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2 die Kupplung gemäß 1 als Zusammenbau;
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3 die Kupplung gemäß 1 in einer Schnittansicht;
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4 eine Aufsicht auf Komponenten eines Wiedergabegeräts in Form eines Schallplattenspielers.
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In der 1 ist eine Explosionsansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung dargestellt. Links im Bild ist der Mitnehmer 5A, rechts die Abtriebsscheibe 5B dargestellt. Auf einem Zapfen, der mittig aus dem Mitnehmer 5A herausragt, sind zwei als Kugellager ausgeführte Radiallager 5D angeordnet, so dass die Abtriebsscheibe 5B in Rotationsrichtung R drehbar mit dem Mitnehmer 5A verbunden ist. In rotationsaxialer Richtung Z ist hingegen keine Bewegung möglich.
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Ferner ragen aus dem Mitnehmer 5A drei Bolzen 5E heraus. Auf jedem dieser Bolzen 5E ist ein schlauchartig geformtes elastisches Element 5C angeordnet.
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In der Abtriebsscheibe 5B sind drei Bohrungen 5F vorhanden, welche dafür vorgesehen sind, die jeweiligen Bolzen 5E mit den elastischen Elementen 5C aufzunehmen. Somit wird die Relativ-Rotation von Mitnehmer 5A und Abtriebsscheibe 5B durch die elastischen Elemente 5C begrenzt, da letztere mit ihrer Innenwandung am Bolzen 5E, und mit ihrer Außenwandung (Mantelfläche) an der Innenseite der Bohrung 5F anliegen. Aufgrund ihrer Reibung an Bolzen 5E und Innenseite der Bohrung 5F führen auch die elastischen Elemente 5C zu einer Hemmung der Bewegung in rotationsaxialer Richtung Z, während sie (in Grenzen) eine Relativbewegung in Rotationsrichtung R erlauben; sie fungieren demnach ebenfalls als Radiallager 5D.
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In 2 ist die Kupplung 5 als Zusammenbau dargestellt. Gut erkennbar ist die sehr kompakte Bauform der montierten Einheit. Die umlaufende Außenseite 5G der Abtriebsscheibe 5B ist dazu vorgesehen, mit einem Riemen (nicht dargestellt), der um sie herum geschlungen werden kann, zusammenzuwirken. Alternativ kann diese Außenseite 5G auch als Reibfläche für ein Reibrad dienen.
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Die 3 stellt eine Schnittansicht durch die Einheit der in den 1 und 2 dar. Gut erkennbar ist, dass elastische Element 5C als ein schlauchförmiger Elastomer ausgeführt ist. Erkennbar ist auch, dass es auf dem Bolzen 5E, der in rotationsaxialer Richtung Z aus dem Mitnehmer 5A herausragt, angeordnet ist, und lediglich an seinen beiden Randbereichen mit diesem Bolzen 5E in Berührung kommt. Hierfür weist der Bolzen 5E in seinem herausragenden Bereich eine mittige Verjüngung 5E’ auf. Somit hat der mittlere Bereich des elastischen Elements in Richtung des Bolzens ein gewisses Spiel, was zu der erwünschen elastischen Lagerung und somit Schwingungsdämpfung führt.
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Sichtbar ist auch, dass das elastische Element 5C innerhalb der rotationsaxialen Bohrung 5F der Abtriebsscheibe 5B angeordnet ist, und lediglich an seinem mittleren Bereich mit dieser Bohrung 5F in Berührung kommt. Dazu weist die Bohrung 5F mittig einen verjüngten Bereich 5F’ auf.
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Dadurch, dass verjüngter Bereich 5F’ der Bohrung 5F und mittige Verjüngung 5E’ des Bolzens 5E koplanar zueinander angeordnet sind, wird die Elastizität in Rotationsrichtung (Drehung um um die rotationsaxiale Richtung Z) weiter erhöht. Durch die gezeigte Konstruktion kann das Spiel S vollumfänglich ausgenutzt werden. Selbst wenn das gezeigte Spiel S zu Erzielung der erfindungsgemäßen Effekte auch kleiner ausfallen könnte, weist die gezeigte Konstruktion mit größerem Spiel auch den Vorteil auf, trotz der sehr kompakten Bauform auch stärkere Stöße gegen Antrieb oder Schwungmasse wirksam abfedern zu können, und so diese Komponenten gegen mechanische Beschädigungen zu schützen.
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Gezeigt ist auch die Bohrung für eine Madenschraube (nicht dargestellt), mit der der Mitnehmer 5A auf der Antriebsachse (nicht gezeigt) lösbar befestigt werden kann. Bevorzugt ist jedoch ein spielfreies Aufpressen der Kupplung 5 auf der Antriebsachse 4.
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Die 4 schließlich zeigt eine Aufsicht auf Komponenten eines Wiedergabegeräts in Form eines Schallplattenspielers. Der Plattenteller wirkt als Schwungmasse 3. Der Riemen 2 verbindet die umlaufende Außenseite der Schwungmasse 3 mit der umlaufenden Außenseite 5G der Abtriebsscheibe 5B der Kupplung 5 (Bezugszeichen teilweise weggelassen). Die Kupplung 5 ihrerseits ist auf der Antriebsachse 4 angeordnet, welche sich in Rotationsrichtung R drehen kann. Die Antriebsachse 4 kann Teil eines Motors oder eines diesem nachgelagerten Schwungrads sein (jeweils nicht dargestellt).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antrieb
- 2
- Riemen
- 3
- Schwungmasse, Plattenteller
- 4
- Antriebsachse
- 5
- Kupplung
- 5A
- Mitnehmer
- 5B
- Abtriebsscheibe
- 5C
- elastisches Element
- 5D
- Radiallager
- 5E
- Bolzen
- 5E’
- Verjüngung
- 5F
- rotationsaxiale Bohrung
- 5F’
- verjüngter Bereich
- 5G
- Außenseite
- R
- Rotationsrichtung
- Z
- rotationsaxiale Richtung
- S
- Spiel
