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Die vorliegende Erfindung betrifft eine gedrückte Membranfeder-Kupplung mit einem spielausgleichenden Lagermittel der Membranfeder.
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Eine derartige Kupplung, die insbesondere im Bereich von Kraftfahrzeugen verwendet wird, umfasst üblicherweise einen Deckel, eine Druckplatte, eine vorgespannt zwischen dem Deckel und der Druckplatte montierte Membranfeder sowie Lagermittel zur Lagerung dieser Membranfeder am Deckel.
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In eingekuppelter Position übt die Membranfeder auf die Druckplatte Kräfte aus, die ausreichen, um die Kupplungsscheibe festzuklemmen und die Übertragung des Drehmoments vom Motor zum Getriebe zu gestatten.
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In ausgekuppelter Position ist der Umfang der Membranfeder von der Druckplatte entfernt, welche sich dann unter dem Einfluss von elastischen Rückstellmitteln von der Kupplungsscheibe entfernt und auf diese Weise die Unterbrechung der Drehmomentübertragung vom Motor zum Getriebe und gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit die Ausführung der notwendigen Gangwechsel gestattet.
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Man hat feststellen können, dass in Folge einer großen Zahl von Auskupplungsvorgängen die Mittel zur Lagerung der Membranfeder am Deckel eine Tendenz zum Verschleiß (man spricht von „Mattieren”) unter der Einwirkung der wiederholten Bewegungen der Membranfeder haben, und dass dies schließlich zum Auftreten von Spiel zwischen den Lagermitteln und der Membranfeder führt.
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Der Auftritt eines derartigen Spiels hat zur Folge, dass, wenn die Membranfeder von dem Kupplungslager gedrückt wird, der Weg ihres Umfangs reduziert wird, und daher auch der Weg der Druckplatte beim Übergang von der eingekuppelten Position in die ausgekuppelte Position reduziert wird.
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Daraus folgt, dass am Ende einer bestimmten Zeit es nicht mehr möglich ist, eine vollständige Auskupplung zu erreichen, d. h. jeglichen Kontakt zwischen der Druckplatte und den Reibbelägen der Kupplungsscheibe zu unterbinden: ein Teil des Drehmoments des Motors wird folglich weiterhin an diese Kupplungsscheibe übertragen, was die Gangwechsel des Getriebes schwierig, ja sogar unmöglich macht.
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Die Druckschrift
FR 2 548 301 A1 offenbart eine Vorrichtung, die auf die Lösung dieses Problems abzielt: diese Vorrichtung umfasst Elemente zum Ausgleich des Spiels in der Form von Keilen, die sich radial unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft verschieben können, wenn sich die Kupplung im eingekuppelten Zustand befindet.
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Über die Form ihrer Keile können diese Elemente folglich die Spiele ausgleichen, die nach und nach aufgrund des Verschleißes (oder „Mattierens”) der Mittel zur Lagerung der Membranfeder am Deckel auftreten.
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Aus der
DE 34 20 537 A1 ist eine gedrückte Membranfeder-Kupplung mit spielausgleichenden Lagermitteln der Membranfeder bekannt, bei der ein durch einen Schlitz unterbrochener Ausgleichsring unter einer radial nach innen weisenden Vorspannung zwischen einem an der Membranfeder anliegenden Drahtring und mehreren Stützköpfen, welche an die Membranfeder durchgreifenden Distanzbolzen vorgesehen sind, angeordnet ist. Der geschlitzte Ausgleichsring hat einen trapezförmigen Querschnitt, des radial nach innen hin abnimmt, so dass der Ausgleichsring bei auftretendem Verschleiß am Kippkreis der Membranfeder durch Verkleinern seines Durchmessers das Spiel abbauen kann.
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Aus der
US 5 960 926 A ist eine gezogene Membranfederkupplung mit einer Verschleißkompensationseinrichtung bekannt, welche allerdings nicht auf ein Spiel an den Mitteln zur Lagerung der Membranfeder am Deckel einwirkt.
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Obwohl die aus der
FR 2 548 301 A1 bekannte Lösung ziemlich zufriedenstellend ist, weist sie Nachteile auf: in der Praxis verlagern sich nicht alle Ausgleichselemente exakt um die gleiche Auslenkung in Richtung des Umfangs der Membranfeder, woraus resultiert, dass der Verschleißausgleich zwischen den Lagermitteln und der Membranfeder nicht gleichmäßig ist und dadurch die auf die Membranfeder durch die Lagermittel beim Auskuppeln aufgebrachten Belastungen ungleichmäßig verteilt sind.
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Diese Abweichungen der Belastungen ermüden die Membranfeder frühzeitig, schädigen die Homogenität des Kontakts zwischen dem Umfang der Membranfeder und der Druckplatte und vermindern allgemein die Lebensdauer der Kupplung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine gedrückte Membranfeder-Kupplung mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es, dass die Mittel zur Lagerung der Membranfeder am Deckel spielausgleichend sind und folgendes umfassen:
- – einen am Deckel befestigten Kranz, der zwischen der Druckplatte und der Membranfeder angeordnet ist,
- – einen frei zwischen dem besagten Kranz und der Membranfeder montierten Gegenkranz, wobei der Kranz und der Gegenkranz jeweils mit Rampen und Gegenrampen versehen sind, die leicht gegenüber der Mittelebene des Kranzes und des Gegenkranzes geneigt sind, wobei der Gegenkranz (27) relativ zu dem Kranz (23) um eine gemeinsame Achse (A) der Kupplung zentriert ist,
- – elastische Rückstellmittel, die dazu neigen, den Gegenkranz in Umfangsrichtung relativ zum Kranz in einem Sinn zu drehen, in dem sich unter dem Einfluss des Gleitens der Gegenrampen auf den Rampen der Gegenkranz axial von dem Kranz entfernt,
derart, dass der Gegenkranz in Anlage an der Membranfeder bleibt, wie auch immer der von der Membranfeder diesem Gegenkranz zugefügte Verschleiß sein mag.
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Dank der Anordnung des Kranzes und seines zugeordneten Gegenkranzes erhält man eine Vorrichtung, die es erlaubt, die Kompensation der Spiele zwischen den Lagermitteln und der Membranfeder in einer homogenen Art und Weise zu verteilen. Man befreit sich so von den Ungleichmäßigkeiten der Verteilung des Ausgleichs, die der Vorrichtung nach dem vorbekannten Stand der Technik innewohnen.
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Gemäß einem optionalen Merkmal der vorliegenden Erfindung bilden die Rampen und Gegenrampen einen Winkel zwischen 1° und 10°, vorzugsweise von ungefähr 3° zur Mittelebene.
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Eine derartige Neigung ist geeignet um zu verhindern, dass sie sich beim Übergang in den ausgekuppelten Zustand, bei dem die Membranfeder stark auf dem Gegenkranz anliegt, axial nicht dem Kranz nähert.
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Nach weiteren optionalen Merkmalen der vorliegenden Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- – die elastischen Mittel sind derart angeordnet, dass sie auf Zug arbeiten.
- – die elastischen Mittel sind derart angeordnet, dass sie auf Druck arbeiten.
- – die elastischen Mittel umfassen eine Vielzahl von Federn, die zwischen dem Kranz und dem Gegenkranz eingreifen.
- – die besagten Federn sind mittels Befestigungsstiften mit dem Kranz und dem Gegenkranz verbunden.
- – die elastischen Mittel sind regelmäßig oder in regelmäßigen Gruppen auf dem Kranz und dem Gegenkranz verteilt.
- – der Gegenkranz ist mittels einer Mehrzahl von regelmäßig über den Kranz verteilten Zentrierungssteinen relativ zu dem Kranz zentriert.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Studium der beigefügten Zeichnungen auftreten, auf denen:
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1 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Kupplung in eingekuppelter Position zeigt,
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2 eine teilweise ausgebrochene perspektivische Darstellung dieser Kupplung zeigt, bei der die Mittel zur Verschleißkompensation der Kupplung sichtbar sind,
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3 eine perspektivische Ansicht der Elemente von 2 in zusammengebautem Zustand zeigt, und
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4 eine Teilansicht der Verschleißkompensationsmittel der Kupplung entlang der Richtung IV von 3 zeigt.
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Es wird sich jetzt auf 1 bezogen, auf der man sieht, dass die erfindungsgemäße Kupplung einen Deckel 1 umfasst, welcher durch geeignete Befestigungsmittel 3 mit einem Schwungrad 5 verbunden ist, welches seinerseits auf der Welle eines Motors, beispielsweise eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) montiert ist.
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Zwischen dem Deckel 1 und dem Schwungrad 5 befinden sich in folgender Anordnung: eine Membranfeder 7, eine Spielausgleichsvorrichtung 9, eine Druckplatte 15 und eine Kupplungsscheibe 17.
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Die Membranfeder 7 ist vorgespannt zwischen dem Deckel 1 und der Druckplatte 15 montiert.
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Diese Membranfeder umfasst in der Art einer Tellerfeder einerseits einen vollen Umfangsteil 19 und andererseits Finger 21, die sich ausgehend von dem Umfangsteil 19 radial nach Innen erstrecken.
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Die Spielausgleichsvorrichtung 9 umfasst einen Kranz 23, der am Deckel 1 durch geeignete Befestigungsmittel, wie etwa zwischen den Fingern 21 der Membranfeder 7 hindurchgehende Nieten 25 befestigt ist (1 und 3 – in 2 ist eine alleinstehende Niete dargestellt).
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Die Spielausgleichsvorrichtung 9 umfasst außerdem einen Gegenkranz 27, der mit dem Kranz 23 zusammenwirkt.
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Der Kranz 23 und der Gegenkranz 27 können durch spannende Bearbeitung oder durch Tiefziehen hergestellt werden.
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Es wird sich nun spezieller auf die 2 bis 4 bezogen, wo man sehen kann, dass der Umfang des Kranzes 23 und der Gegenkranz 27 jeweils dazwischen wirkende Rampen 31 und Gegenrampen 33 aufweisen.
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Diese Rampen und Gegenrampen sind in einer regelmäßigen Art und Weise über den Umfang des Kranzes 23 und des Gegenkranzes 27 verteilt und bilden einen geringen Winkel α zu der Mittelebene P der Spielausgleichsvorrichtung 9.
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Der Winkel α liegt vorzugsweise in einer von 1–10 Grad gehenden Spanne und beträgt vorzugsweise ungefähr 3 Grad (Zentigrad).
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Der Gegenkranz 27 ist auf einfache Weise zwischen dem Umfangsteil 19 der Membranfeder 7 und dem Kranz 23 positioniert.
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Anders gesagt kann sich der Gegenkranz 27 relativ zum Kranz 23 frei bewegen, wenn der Umfangsteil 19 der Membranfeder 7 keine Belastung auf diesen ausübt.
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Es wird sich jetzt spezieller auf die 2 und 3 bezogen, auf denen man sehen kann, dass elastische Mittel wie Federn 32 zwischen den Kranz 23 und den Gegenkranz 27 zwischengeschaltet sind.
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Genauer betrachtet sind die beiden Enden von jeder Feder 32 jeweils an einem fest mit dem Kranz 23 verbundenen Stift 34 und einem fest mit dem Gegenkranz 27 verbundenen Stift 35 befestigt.
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Eine Mehrzahl von Zentrierungssteinen 50, von denen jeweils ein einziger in den 2 und 3 sichtbar ist, sind regelmäßig über den Kranz 23 verteilt.
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Diese Steine, die beispielsweise in der Anzahl drei vorhanden sein können, sind dazu bestimmt, den Gegenkranz 27 relativ zum Kranz 23 zu zentrieren, um eine homogene Anlage dieses Gegenkranzes gegen die Membranfeder 7 und eine Reduzierung der Parallelitäts-Fehler der Druckplatte 15 beim Einkuppeln sicherzustellen.
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Vorzugsweise sind die Federn 32 regelmäßig oder in regelmäßigen Gruppen über den Kranz 23 und den Gegenkranz 27 verteilt, wie es in 2 dargestellt ist (drei Gruppen von je drei Federn).
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Die Federn 32 sind so angeordnet, dass unter der Wirkung der von ihnen ausgeübten Rückstellkräfte der Gegenkranz 27 die Tendenz hat, sich relativ zum Kranz 23 in der Richtung zu drehen, die eine axiale Entfernung des Gegenkranzes 27 vom Kranz 23 unter einer Gleitwirkung der Gegenrampen 33 auf den Rampen 31 zur Folge hat.
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Zwei Varianten sind möglich: Eine Variante, bei der die Federn 32 auf Zug arbeiten, wie dies in den 2 und 3 dargestellt ist, sowie eine nicht dargestellte Variante, in der die Federn 32 auf Druck arbeiten.
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Die Druckplatte 15 umfasst einen mit dem Umfangsteil 19 der Membranfeder 7 zusammenwirkenden Vorsprung 37 und entgegengesetzt zu diesem Vorsprung eine Reibfläche 39 (1).
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Die Druckplatte ist entlang der Richtung der Achse A der Kupplung beweglich.
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Die Kupplungsscheibe 17 trägt an ihrem umfang Reibbeläge 41, die dazu geeignet sind, zwischen der Reibfläche 39, der Druckplatte 15 und dem Schwungrad 5 eingeklemmt zu werden.
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Die Funktionsweise und Vorteile der erfindungsgemäßen Kupplung ergeben sich unmittelbar aus der vorangehenden Beschreibung.
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In 1 ist die erfindungsgemäße Kupplung in eingekuppelter Position dargestellt.
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In dieser Position wird eine geringe Druckkraft (auch Restkraft genannt), die üblicherweise in der Größe von 5 kg liegt, auf die freien Enden der Finger 21 der Membranfeder 7 ausgeübt.
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Unter diesen Bedingungen und weil die Membranfeder 7 zwischen dem Deckel 1 und der Druckplatte 15 vorgespannt ist, übt der Umfangsteil 19 der Membranfeder auf den Vorsprung 37 der Druckplatte Kräfte aus, die das Einklemmen der Reibbeläge 41 der Kupplungsscheibe 17 zwischen der Reibfläche 39 der Druckplatte und dem Schwungrad 5 erlauben.
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Man wird bemerken, dass man vorteilhafterweise vorsehen kann, dass der Umfangsteil 19 der Membranfeder 7 auf dem Deckel 1 unter Zwischenlage einer Litze oder eines Rings 43 aufliegt, die bzw. der einstückig oder nicht einstückig mit dem Deckel ausgebildet sein kann.
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Wenn sich die erfindungsgemäße Kupplung in dieser eingekuppelten Position befindet, übt der Umfangsteil 19 der Membranfeder 7 keine axiale Kraft auf den Gegenkranz 27 aus.
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Folglich kann sich dieser Gegenkranz 27 unter der Wirkung der Federn 32 relativ zum Kranz 23 drehen und dabei unter dem Gleiteffekt der Gegenrampen 33 auf den Rampen 31 sich axial von diesem Kranz in Richtung des Umfangsteils 19 der Membranfeder 7 entfernen.
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Bei einer Auskupplung werden axiale Druckkräfte F (1) auf die freien Enden der Finger 21 der Membranfeder 7 ausgeübt.
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Das bewirkt, dass der Umfangsteil 19 der Membranfeder 7 auf dem Gegenkranz 27 zur Anlage kommt und man auf diese Weise einen Hebeleffekt erhält, durch welchen der freie Rand 45 der Membranfeder 7 sich dem Deckel 1 nähert, wie es durch den Pfeil D in 1 angezeigt ist.
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Anders ausgedrückt erlaubt der Gegenkranz 27 über den Kranz 23 und die Nieten 25 die Lagerung der Membranfeder 7 relativ zum Deckel 1. Das bewirkt, und dank geeigneter und nicht dargestellter Rückstellmittel, dass die Druckplatte 15 sich von den Reibbelägen 41 entfernt, was eine Unterbrechung der Übertragung des Antriebsmoments auf die Kupplungsscheibe 27 erlaubt.
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Während dieses Auskupplungsvorgangs sind die von dem Umfangsteil 19 der Membranfeder 7 axial auf den Gegenkranz 27 ausgeübten Kräfte beachtlich.
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In jedem Fall gelingt es diesen axialen Kräften auf Grund der geringen Neigung der Rampen 31 und Gegenrampen 33 nicht, eine Drehung des Gegenkranzes 27 relativ zum Kranz 23 in der Richtung hervorzurufen, die geeignet wäre, diesen Gegenkranz axial diesem Kranz anzunähern.
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Man versteht jetzt also, dass die Spielausgleichsvorrichtung 9, wenn die Kupplung in eingekuppelter Position ist, eine Nachstellung von Spielen erlaubt, die zwischen den Gegenkranz 27 und dem Umfangsteil 19 der Membranfeder 7 als Folge von Verschleiß (oder des „Mattierens”) des Gegenkranzes durch diesen Umfangsteil 19 auftreten können.
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Man versteht außerdem, dass diese Spielnachstellung irreversibel ist, d. h. dass bei einem auf die Spielnachstellung nachfolgenden Einkupplungsvorgang der Gegenkranz 27 in der erreichten axialen Position verbleibt, was es für den freien Rand 45 des Umfangsteils 19 der Membranfeder 7 erlaubt, einen ausreichenden Weg zu behalten, um die vollständige Freigabe der Reibbeläge 41 der Kupplungsscheibe 17 durch die Druckplatte 15 sicherzustellen.
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Man versteht, dass aufgrund seiner ringförmigen Gestalt der Gegenkranz 27 beim Auskuppeln Kräfte ausübt, die gleichmäßig über den Umfangsteil 19 der Membranfeder 7 verteilt sind, und dass die Verschleißkompensation daher homogen ist.
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Man befreit sich auf diese Art und Weise von den mit einer Vorrichtung nach dem vorbekannten Stand der Technik verbundenen Nachteilen, die in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung beschrieben sind.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsart beschränkt, die lediglich zur Darstellung eines Beispiels und nicht beschränkend gegeben wird.
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So kann die Erfindung bei einem Kupplungsmechanismus eingesetzt werden, der ein Zweimassendämpfungsschwungrad und/oder eine Doppelkupplungsscheibe und/oder ein flexibles Schwungrad und/oder einen Mechanismus zur Verschleißnachstellung umfasst.
