DE2356648A1

DE2356648A1 - Kurbelwelle, sowie kraftuebertragungsanlage unter verwendung einer solchen

Info

Publication number: DE2356648A1
Application number: DE2356648A
Authority: DE
Inventors: Iii Harry M Ward
Original assignee: Outboard Marine Corp
Current assignee: Outboard Marine Corp
Priority date: 1972-12-11
Filing date: 1973-11-13
Publication date: 1974-06-12
Also published as: IL43540A; IL43540A0; AT329980B; US3830112A; CA992769A; JPS4987911A; ATA984873A

Description

Patentanwälte Dipl. -Ing. E Wf. ic κλ*. an κ.

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr=K.Fincke Dipl.-Ing. F. AATeicemänn, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921A22

OUTBOAED MARIIiE CORPORATION 100 Seahorse Drive, Waukegan,

''Illinois, V.St.A.

Kurbelwelle, sowie Kraftübertragungsanlage unter Verwendung

einer solchen.

Die Erfindung betrifft Keilriementriebe mit veränderlicher Geschwindigkeit und eine Kurbelwellen- und Schwungradanordnung für Verbrennungskraftmaschine^ die solche Keilriementriebe antreibt.

Keilriementriebe mit veränderbarer Geschwindigkeit sind in Geländefahrzeugen, Golfkarren, kleinen Lastwagen und Schneemobilen ziemlich weit verbreitet. Bisher bestehen Antriebe dieser Art aus einer feststehenden Teilscheibe, die eine Hälfte der Rolle für den Keilriemen bildet, und einer in Achsrichtung beweglichen Teilscheibe, die die andere Hälfte der Antriebsrolle darstellt, wobei die beiden Teilscheiben auf einer gesonderten Antriebswelle sitzen, die mit der Kurbelwelle des Motors zur gemeinsamen Drehung gekuppelt ist. Dabei treten oft Schwierigkeiten auf, wie man eine genaue konzentrische lage der angekuppelten Antriebswelle und des Motors erreichen soll.

Verbrennungskraftmaschinen, wie sie im typischen Pail sum Antrieb solcher Kraftübertragungseinrichtungen verwendet werden, haben ein Schwungrad, das verschiedene Komponenten zum Starten und Betreiben des Motors und zur Schaffung der nötigen Trägheitskraft trägt. Das Sehwungrad ist an der Kurbelwelle des Motors nächst dem Motorblock entweder an dem zur festste-

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henden Teilseheibe entgegengesetzten Ende oder am gleichen Ende wie die feststehende Teilscheibe befestigt und liegt zwischen dem Motorblock und der feststehenden Teilscheibe· Die Verwendung einer eigenen feststehenden Teilscheibe erhöhl; die Kosten, das Gewicht und die träge Masse·

Die Erfindung will eine Anordnung schaffen, um einen verstellbaren Keilriementrieb anzutreiben» bei der eine eigene Antriebswelle für die feststehende und die axial verachiebliche Teilscheibe, die die Rolle der Keilriementriebe bilden, entfällt. Weiter ist die Erfindung auf eine Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine gerichtet, die derart angeordnet und gestaltet ist, daß sie in der Lage ist, als Antriebswelle für die Seilscheiben, eines verstellbaren Keilriementriebs zu dienen. Die erfindungsgemäße Anordnung soll ein eigenes Schwungrad und eine gesonderte feststehende Teilscheibe überflüssig machen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Schwungrad für einen Verbrennungsmotor derart angeordnet ist, daß es als feststehende Teilscheibe eines Keilriementriebs mit veränderlicher Geschwindigkeit dienen kann. Im einzelnen sieht die Erfindung zur Lösung der Aufgabe eine Kurbelwelle für einen Verbrennungsmotor vor, die an einem Ende einen Antriebswellenteil hat, der mit der Kurbelwelle ein einheitliches Teil bildet und die feststehende und axiale bewegliche Teilscheibe eines Keilriementriebs mit Geschwindigkeitsregelung trägt, wodurch ein=gesonderte Antriebswelle für den Keilriementrieb und die damit verbundenen Probleme entfallen.

Weiter sieht die Erfindung ein Schwungrad vor, das mit einer schrägen Stirnfläche versehen und auf der Antriebswelle eines verstellbaren Keilriementriebes angeordnet ist, so daß es auch noch als feststehende Teilscheibe des Triebes arbeitet· Das Schwungrad und die axial verschiebliche Teilscheibe, die die andere Hälfte der Antriebsrolle- für den Keilriemen bildet, sind vorzugsweise auf dem Antriebswellenteil einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle angebracht.

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Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Pig.1 eine Tellseitenansicht eines Verbrennungsmotors mit

einem Schwungrad und einer Kraftübertragungseinrichtung ■ gemäß der Erfindung,¹

Pig.2 eine gegenüber Pig.1 vergrößerte, teilweise geschnittene Seitenansicht des in Pig.1 gezeigten Schwungrades und der Kraftübertragungseinrichtung.

Pig.1 zeigt eine Kraftübertragungsanlage 10 mit den Merkmalen der Erfindung, die einen Verbrennungsmotor 12 mit einem Motorblock 14» mit einem Kolben 18 und mit einer Kurbelwelle 16 aufweist, die in dem Motorblock 14 gelagert.ist, mit ihrem einen Ende aus dem Motorblock herausragt und mit Mitteln, etwa einem Kurbelzapfen 19» zur Verbindung mit dem Kolben 18 versehen ißt. Auf dem vorstehenden Ende der Kurbelwelle 16 sitzt ein Keilriementrieb 20, der sich gemeinsam mit der Kurbelwelle dreht.

Der Keilriementrieb 20 umfaßt eine feststehende Teilscheibe 21 und eine axial verschiebliche Teilscheibe 23. Bei dem in Pig.2 gezeigten Beispiel sind die Teilscheiben 21 und 23 in der gleichen Weise angeordnet und arbeiten ebenso, v/ie in der schwebenden US-Patentanmeldung Serial Hr. 179 320, eingereicht

am 10.9.1971,

beschrieben ist. Doch können auch andere Konstruktionen verwendet werden.

Wie in der aufgeführten Patentanmeldung geschildert, sitzen die feststehende Teilscheibe 21 und die axial verschiebliche Teilscheibe 23 auf einer Eingangswelle, die mit einer geeigneten Kraftquelle verbunden ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Kurbelwelle 16 des Motors an ihrem vom Motorblock 14 vorstehenden Ende einen Antriebswellenteil. 24 auf, der mit der Kurbelwelle eine Einheit bildet. Dieser Antriebs-

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wellenteil stellt die Eingangswelle für die feststehende Teilscheibe 21 und die axial verschiebliche Teilscheibe 23 dar.

Der Antriebswe2,lenteil 24 der Kurbelwelle 16 hat einen Schaft 25, einen Außengewindeteil 26 und einen außen mit einer Keilnut versehenen'Teil 28. Die feststehende Teilscheibe 21 ist auf dem Schaft 25 zur gemeinsamen Drehung festgelegt und gegen ...: eine axiale Verschiebung durch eine Gegenmutter 30 gesichert, die auf das Außengewinde 26 aufgeschraubt ist. Die feststehende Teilscheibe weist eine schräge Flanke 32 auf, die sich vom Schaft 25 radialwärts erstreckt.

Die bewegbare Teilscheibe-23 hat einen mit einer Innenkeilnut versehenen Teil 38, der mit dem Teil 28 des Antriebswellenteils 24 im Eingriff ist, so daß die bewegliche Teilscheibe 23 auf der Kurbelwelle 16 zur gemeinsamen Drehbewegung und axial verschieblich relativ zur festen Teilscheibe 21 gehaltert ist. Weiter hat die bewegliche Teilscheibe 23 eine Nabe 40 mit einer Einsenkung 42, in der die Mutter 30 aufgenommen ist, und mit einer Buchse 44, die sich zur feststehenden Teilscheibe 21 hin (d.i. in Pig.2 nach links) erstreckt und eine ringförmige Tasche 46 bildet, die in Richtung zur feststehenden Teilscheibe 21 hin of£en ist.

Von der Nabe 40 aus erstreckt sich eine schräge Planke 48 in radialer Sichtung, die sich gemeinsam mit der Habe bewegt und der Planke 32 der festen Teilscheibe 21 zugekehrt ist. Die Flanke 48 ist zusammen mit der beweglichen Teilscheibe als Ganzes relativ zur feststehenden Teilscheibe 21 verschiebbar, und zwar zwischen einer Antriebsstellung nächst der festen Teilscheibe 21, die in Pig.2 dargestellt ist, und einer neutralen, beabstandeten Stellung, entfernt von der festen Teilscheibe 21 (d.i. in Pig.2 nach rechts gerückt).

Wenn sich die bewegliche Seilscheibe 23 in der Antriebestel-

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lung der Pig.2 befindet, ist der Keilriementrieb im Antriebszustand, wobei die Planken 32 und 48 in Antriebsverbindung mit einem Keilriemen 52 stehen. Wenn die bewegliche Teilscheibe 23 ihre beabstandete, neutrale Stellung einnimmt, läuft der Keilriemen 52 auf einem Lager 52, das auf dem Antriebswellenteil 24 neben der Mutter 30 sitzt.

Die bewegliche Teilscheibe 23 ist von einer Druckfeder 56 in die neutrale, beabstandete Stellung vorbelastet. Die Druckfeder sitzt mit ihrem einen Ende in der Tasche 46 und liegt mit ihrem anderen Ende an einem Federanschlag 58 an, der nächst dem lager 54 von dem Antriebswellenteil 24 wegsteht. TJm die bewegliche Teilscheibe 23 in die Antriebsstellung zu überführen₉ ist eine endlose Schraubenfeder 60 vorgesehen, die die Uabe 40 umgibt und bei Drehung der beweglichen Teilscheibe 23 durch die Zentrifugalkraft radial nach außen gedruckt wird. Wenn sich die Schraubenfeder 60 bei einer Drehung der Kurbelwelle 16 radial nach außen bewegt, kommt sie mit einem Federgehäuse 62 in Kontakt, das auf dem Antriebswellenteil 24 fixiert ist. Das Federgehäuse 62 ist derart angeordnet^ daß es eine Verschiebung der Schraubenfeder 60 zur feststehenden Teilscheibe 21 hin bewirkt, wodurch die Feder einen Teil 64 der beweglichen Teilscheibe 23 erfaßt und die bewegliche Teilscheibe in die Antriebsstellung gerückt wird«

Wie in der oben erwähnten US-Patentanmeldung Serial Ifr.179 erläutert, kann der Keilriementrieb 20 eine Arretierung solcher Art haben, daß die Verschiebung, der beweglichen Teilscheibe 23 aus der neutralen Stellung in eine Antriebsstellung erst freigegeben wird, wenn hohe Rotationsgeschwindigkeiten = erreicht sind. Dann bewegt sich die bewegliche Teilscheibe 23 · automatisch und rasch aus der Neutralstellung in die Antriebsstellung, wobei eine Einrastkupplung erfolgt.

Zu diesem Zweck können verschiedene Konstruktionen verwendet werden. Die in dem'Ausführungsbeispiel verwendete und in

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Pig.2 gezeigte Konstruktion entspricht der in Fig.3 der erwähnten Anmeldung dargestellten. Sie weist eine axiale Bohrung 66 in dem Antriebswellenteil 24 auf, ferner wenigstens eine, vorzugsweise jedoch mehrere radiale Bohrungen 68_r die sich von der axialen Bohrung 66 nach außen erstrecken, und Kugeln 70, die in den radialen Bohrungjen 68 liegen und als Arretierungseiemente dienen. Die Kugeln 70 sind zwischen Sperr Stellungen, in denen sie teilweise aus den radialen Bohrungen 68 vorstehen* und die YerSchiebung der beweglichen Teilscheibe 23 aus der Neutralstellung* in eine Antriebsstellung blockieren, und eingezogenen Stellungen iii'-äen radialen Bohrungen 68 bewegbar, die eine ungehinderte Verschiebung der beweglichen Teilscheibe 23 zur Antriebsstellung zulassen.

Weiter gehört zu der Arretierung auch noch ein Plunger 72, der in der axialen Bohrung 66 verschieblich aufgenommen ist und eine Vertiefung 74 hat, in die sich die Kugeln 70 in ihrer zurückgezogenen Lage einbetten. Weiter weist der Plunger 72 ein inneres Endstück 76 auf„ das von der Vertiefung 74 nach innen" abgesetzt ist.

Der Plunger 72 ist in der axialen Bohrung 66 zwischen einer zurückgezogenen Sperrstellung, in der das innere Endstück 76 mit den Kugeln 70 radial gefluchtet ist und diese in ihrer Sperrstellung hält, und einer eingeschobenen Freigäbestellung (in Iig.2 gezeigt) verschieblich, in der die Vertiefung 74 mit den Kugeln 70 radial gefluchtet ist, so daß "sich diese in die zurückgezogene lage bewegen können, worauf die bewegliche Teilscheibe 23 in Achsrichtung in die Antriebsposition geschoben werden kann.

Wie aus vorstehender Beschreibung deutlich wird, wird.durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Kurbelwelle mit einem Antriebswellenteil am einen Ende, der als Antriebswelle für die feststehende und bewegliche Teilscheibe arbeitet, die Anzahl der Teile reduziert, wodurch sich die notwendige maschinelle

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•Bearbeitung vermindert und die Anforderung an eine genaue Konzentrizltät zwischen dem Motor und den rotierenden Seilen wes'entliefe vereinfacht wird. ;

Bisher vmrcle eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben, bei der-die feststehende Teilscheibe 21 -in herkömmlicher Weise konstruiert sein kann, wie dies in der erwähnten US-Patentanmeldung 179 320 dargelegt ist. Gemäß der Erfindung ist jedoch das Schwungrad für den Verbrennungsmotor derart angeordnet und auf einer Antriebswelle angebracht,, daß es als feststehende Seilscheibe 21 für den Keilriementrieb 20 dient. Bei einer solchen Konstruktion entfallen die zusätzlichen Kosten, das Gewicht und die träge Masse für die Verwendung einer gesonderten feststehenden Teilscheibe«

Zu dem vorstehenden Zweck sind verschiedene Konstruktionen möglich« Bei der in Figo2 gezeigten Konstruktion weist das Schwungrad 80 in der Mitte eine Uabe 82 auf ₉ die auf dem Schaft 25 des Antriebswellenteils 24 neben dem Motorblock 14 sitzt. Ydn der Habe erstreckt sich eine schräge Flanke 32 radial nach außen_s die der Planke 32 entspricht und als Antriebsfläche der feststehenden Seilscheibe 21-wirkt_s wie oben beschrieben. Das Schwungrad 80 ist durch einen Keil 84 zur gemeinsamen Drehung auf dem Schaft 25 fixiert,, der in in Umfangsrichtung ausrichtbare Keilnuten auf der Außenfläche des Schaftes 25 und in der Innenfläche der ITabe 82 greift» Gegen eine axiale ¥er» Schiebung ist das Schwungrad auf dem Schaft 25 durch die Mutter 30 gesickert₉ die auf das Außengewinde 26 aufgeschraubt ist<> wie oben bereits beschrieben wurde·»

Mit Ausnahme der radialwärts schräg verlaufenden Fl&he 32, die als Antriebsfläche der feststehenden Teilscheibe 21 für den Keilriementrieb 20 wirkt, kann das Schwungrad. 80 in üblicher Weise konstruiert sein und kann verschiedene elektrische Be- . standteile zum Starten, sur Zündung und zum Betrieb des Motors und zum laden der'Motorbatterie aufweisen, sowie ein oder men-,

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rere Gegengewichte zum dynamischen und statischen Auswuchten des Motors. Eine, geeignete Anordnung der verschiedenen elektrischen Komponenten und der zugehörigen Schaltung ist in der US-Patentanmeldung Serial Ir. 179 768, eingereicht am

13.9.1971, ,

......... des gleichen Anmelders beschrieben, auf äie hiermit verwiesen wird.

In dem in Mg.2 geaeigten Beispiel hat das Schwungrad 80 eine ringförmige Einsenkung 86, die zum Motorblock 14 hin offen ist. In der Einsenkung 86 sind zwei diametral gegenüberliegende Ladespulen 88 und eine Zündspule 90 aufgenommen, die am Motorblock geeignet gehaltert und in das elektrische System des Motors eingefügt sind. Das elektrische System des Motors ist in herkömmlicher Weise ausgebildet und stellt keinen Teil der Erfindung dar. Daher kann eine genaue Beschreibung entfallen.

Me Ladespulen 88 sind ganz dicht an mehreren, auf dem Umfang beabstandeten Polschuhen und Magneten 92 angeordnet, die am Schwungrad gehaltert sind, und wirken mit diesen bei der Drehung des Schwungrades 80 zusammen, um so die nicht gezeigten Wechselstroingeneratoren des elektrischen Systems aufzuladen. Die Zündspule 90 ist am Umlaufweg eines Zündmagneten 94 angeordnet, der am Schwungrad 80 nächst der Habe 82 befestigt ist, und liefert im Zusammenwirken mit dem Zündmagneten bei der Drehung des Schwungrades 80 ein Zündsignal. Dicht am Zündmagneten ist auf dem Schwungrad 80 ein ringförmiger Polschuh 96 angebracht, der den Kraftlinienfluß zwischen dem Zündmagneten 94 und der Zündspule 90 konzentriert. Radial auswärts von der Nabe 82 ist am Schwungrad 80 ein gekrümmtes Gegengewicht 98 angebracht, das zum Ausbalancieren des Motors beiträgt. Wie aus Fig.2 ersichtlich, kann das Schwungrad 80 einen Zahnkranz 100 aufweisen, der am Umfang des Schwungrades angebracht ist und mit dem Zahnrad eines nicht gezeigten automatischen Startmechanismus des Motors kämmt. Wenn ein Handstarter, etwa ein Zugseil (nicht gezeigt) verwendet wird, kann, der Zahnkranz

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100 weggelassen werden.

In der vorstehenden Beschreibung ist das Schwungrad 80 mit einer .gemäß der Erfindung konstruierten Kurbelwelle gekuppelt? ein erfindungsgemäßes Schwungrad kann aber auch als feststehende Teilscheibe eines Keilriementriebs mit Geschwindigkeitsregelung in PCraftü'bertragungssystemen dienen, die eine übliche gesonderte Antriebswelle verwenden, die mit der Motorkurbel-· welle gekuppelt ist.

Gegenüber dem gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind im Rahmen der Erfindung Abänderungen möglich.

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Claims

Ansprüche

ι 1..) Kurbelwelle für einen Verbrennungsmotor mit Mitteln zum \_y Anschluß an den Kolben des Motors, dadurch gekennzeichnet, daß sie am einen Ende einen Antriebswellenteil (24) aufweist, der mit der Kurbelwelle eine ,Einheit bildet und derart gestaltet ist, daß er die feststehende und die axial verschiebliche Teilscheibe (21, 23) eines Keilriementriebs (20) mit veränderbarer Geschwindigkeit trägt und antreibt.

2. Kurbelwelle nach Anspruch- 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebswellenteil (24) einen Schaft (25), der die feststehende Seilscheibe (21) aufnimmt, und einen außen mit einer Keilnut versehenen Teil (28) auf v/eist, der die bewegliche Teilscheibe (23) axial verschieblich auf dem Antriebswellenteil haltert.

3. Kurbelwelle nach Anspruch- 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aiitriebswellenteil (24) auch noch ein Außengewinde (26) aufweist, das zwischen dem Schaft (25) und dem Keilnut-Teil (28) angeordnet ist und ein Element (30) zur Sicherung der feststehenden Teilscheibe (21) gegen eine axiale Verschiebung auf dem Antriebswellenteil aufnimmt,,

4. Kurbelwelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende und die verschiebliche Teilscheibe (21, 23) je eine in radialer Richtung schräge Planke (32, 48), die einander zugekehrt sind, aufweist, und daß die verschiebliche Teilscheibe (23) einen Keilverzahnungsteil (38) hat, der mit dem keilverzahnten Teil (28) des Antriebswellenteils im Eingriff ist, so daß die verschiebliche Teilscheibe auf dem Antriebswellenteil zwischen einer beabstandeten Stellung und einer zur ersten Teilscheibe benachbarten Stellung bewegbar ist_t und daß eine Feder (56) vorgesehen ist, die die bewegbare

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Teilscheibe (23) zur beabstandeten Stellung hin vorbelastet, um eine^i neutralen Antriebszustand herzustellen, sowie eine Anordnung (60, 62, 64), die durch die Drehung der Kurbelwelle befähigt wird, die Kraft der Feder (56) zu überwinden und die bewegbare Teilscheibe in die benachbarte Stellung zu überführen, womit ein Antriebszustarid hergestellt ist.

5. Kurbelwelle nach Anspruch 4, in Kombination mit einem elektrischen System des Motors mit rotierenden elektrischen Bestandteilen, die mit stationären elektrischen Bestandteilen zur Erzeugung elektrischer Signale für den Betrieb des Motors susammenwirkens, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Teilscheibe (21) die rotierenden elektrischen Bestandteile (92) trägt und die außerdem als Schwungrad finden Motor ausgebildet und angeordnet ist«

β β Kraftübertragungsanlage mit einer Antriebswelle, insbesondere mit einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 1 - 5 als Antriebswelle j und mit einem Schwungrad, das elektrische Bestandteile für den Betrieb des Motors trägt und auf der Antriebswelle sitzt, dadurch gekennzeichnet₉ daS das Schwungrad (80) eine radialwärts geneigte Stirnfläche (32) hat, die mit einer gegenüberstehenden, radialwärts geneigten Fläche (4.8) an einem auf der Antriebswelle axial verschiebliehen Element (23) zusammenwirkt, wobei das verschiebliche Element zwischen einer von dem Schwungrad beabatanäet'en Stellung und einer dem Schwungrad nahen Stellung bewegbar ist und eine Feder (56) das verschiebliche Element in die beabstandete Stellung vorbelastet, um einen neutra- ien Antriebszustand vorgusehen_s und eine Anordnung (60, 62, 64) durch die Drehung der Kurbelwelle befähigt wird, die Kraft der Feder (56) zu überwinden und. das verschiebliche Element in die nahe Stellung zu überführen, womit ein Antriebszustand hergestellt istβ

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7. Kraftübertragungsanlage nach Anspruch 6, mit einer Kurbelwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet₅ daß der Antriebswellenteil (24) einen Schaft (25), der das Schwungrad (80) trägt, und einen außen mit einer Keilnut versehenen Teil (28) aufweist und daß das verschiebliehe Element einen Keilvarzahnung3teil (38) hat, der verschieblich mit dem Keilnut-Teil (28) im Eingriff ist.

8. Kraftübertragungsanlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Gewindeteil (26) am Antriebswellenteil der Kurbelwelle neben dem Schaft, auf den ein Element (30) zur

' Sicherung des Schwungrades gegen eine axiale Verschiebung auf der Kurbelwelle aufgeschraubt ist.

9. Kraftübertragungsanlage nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad (80) auf seinem Umfang einen Zahnkranz (100) trägt.

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