DE2542253A1

DE2542253A1 - Kupplungsbremseinheit

Info

Publication number: DE2542253A1
Application number: DE19752542253
Authority: DE
Inventors: J G Fraser Macdonald
Original assignee: Warner Electric Brake and Clutch Co
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1974-12-16
Filing date: 1975-09-23
Publication date: 1976-06-24
Also published as: FR2295305A1; US3915268A; GB1497611A; FR2295305B1; DE7530025U; CH609432A5; JPS5171446A; IT1042527B; JPS5927457B2

Description

On ιΜ· OI'L.-INS M. SC LH^L-Ht-IiS. DR. LIl^. ¹HYS. HÖGER - STELLRECHT - GRIcSSDACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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9. September 1975

Warner Electric Brake & Clutch Company-South Beloit, Wisconsin / USA

Kupplungsbremseinheit

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsbremseinheit, die so aufgebaut ist, dass eine Schraubenfeder verwendet wird, um zwischen den Antriebsflächen von Eingangs- und Ausgangsnabe,
die auf einer drehbaren Welle montiert sind, das Antriebsdrehmoment zu übertragen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Kupplungssystem, bei dem die Eingangsnabe auf der Welle befestigt und die Ausgangsnabe zur Durchführung einer Drehbewegung relativ zur Welle auf dieser gelagert ist; die freie
Bewegung der Ausgangsnabe tritt dann auf, wenn sich die Feder von den Antriebsflächen der Naben löst. Normalerweise ist die Schraubenfeder so gewickelt, dass sie in einer drehmoment-

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übertragenden Wirkverbindung mit den Antriebsflächen der beiden Naben steht, so dass sich die Ausgangsnabe mit der Eingangsnabe dreht.

Bei einer Kupplungsbremseinheit, die der am 26. August 1974 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 500.343 entnommen werden kann, ist eine an der Ausgangsnabe befestigte Hülse oder Muffe teleskopartig über die Feder geschoben und zu dieser im Abstand gehalten und lagert innerhalb der Gesamtanordnung lose ein Bremselement, welches in der Lage ist, eine geringfügige axiale Bewegung in Richtung auf den Eingangsendbereich der Feder und von diesem weg durchzuführen. Wenn bei dieser Kupplungsbremseinheit ein Auskuppeln und Bremsen erfolgt, gleitet ein Joch in Reibungseingriff mit dem Bremselement, wodurch dieses axial nach innen verschoben wird und den Eingangsendbereich der Feder erfasst, so dass eine Relativbewegung zwischen dem Bremselement und der Ausgangsnabe die Feder abwickelt bzw. ihren Spanngriff löst, wodurch es zu einem Auskuppeln bei der Anordnung kommt. Ist jedoch der die Drehwelle antreibende Motor während eines statischen Belastungszustandes zum Stillstand gekommen oder abgewürgt worden, beispielsweise wenn eine übermässige Last auf die ausgangsseitige Nabe eingewirkt hat, dann ist eine Bewegung des Joches gegen das Bremselement nicht in der Lage, ein Auskuppeln der Anordnung hervorzurufen, und zwar deshalb, weil beide Naben, die Eingangsnabe und die Ausgangsnabe zusammen mit der Welle unter dem Einfluss der statischen Last zum Stillstand gekommen sind. Als Folge ergibt sich dann bei dem Versuch des Wiederanlassens des abgewürgten Motors unter dem Einfluss statischer Last, dass die Schraubenfeder ausbrennen oder ernsthaft geschwächt werden kann, es sei denn, die Last

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ist entfernt worden oder es gelingt, das Gesamtsystem vor dem Wiederanlassen des Motors auszukuppeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsbremseinheit zu schaffen, die robust und einfach aufgebaut ist und in der Lage ist, ein beträchtliches Antriebsdrehmoment auf eine Abtriebswelle zu übertragen und die insbesondere so ausgebildet ist, dass ein Auskuppeln auch bei Vorliegen einer statischen Last, d.h. bei fortgesetztem Blockieren der Ausgangswelle möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Kupplungsbremseinheit und besteht erfindungsgemäss darin, dass relativ zueinander drehbare Eingangs- und Ausgangsnaben und eine teleskopartig über beide und zu diesen im radialen Abstand gehaltene Muffen vorgesehen sind, dass die Muffe über einen freien Endbereich verfügt und mit ihrem entgegengesetzten Endbereich zur gemeinsamen Durchführung einer Drehbewegung an der Ausgangsnabe befestigt ist, dass eine Schraubenfeder vorgesehen ist, die so gewickelt ist, dass sie normalerweise in einem drehmomentübertragendem Wirkungseingriff mit den beiden Naben steht, mit einem Federende an der Ausgangsnabe befestigt ist und deren anderes Federende angrenzend zur Eingangsnabe angeordnet ist, dass auf dem freien Endbereich der Muffe ein Scheibenbremselement und angrenzend zu diesem ein das Scheibenbremselement während eines Bremsvorgangs in einer allgemein axialen Richtung relativ zur Muffe verschiebender Bremsschuh angeordnet ist, dass Muffe und Scheibenbremselement ein Führungs flächen- und Mitnehmersystem aufweisen, das so ausgebildet ist, dass das Scheibenbremselement bei einer Gleitbewegung gleichzeitig mit dieser eine relative Drehbewegung zur Muffe durch-

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führt und dass das Eingangsende der Feder mit dem Führungsflächen- und Mitnehmersystem derart verbunden ist, dass die Feder sich beim Bremsvorgang mit dem Scheibenbremselement dreht und von der Eingangsnabe abwickelt, so dass es zu einer Entkupplung {formschlüssigem Lösen) selbst dann kommt, wenn die Kupplungsbremseinheit sich unter statischer Lasteinwirkung befindet.

Demgemäss umfasst die erfindungsgemässe Kupplungsbremseinheit eine Eingangsnabe, die auf einer drehbaren Welle fest angeordnet ist sowie eine Ausgangsnabe, die auf dieser Welle gelagert ist. Zwischen diese beiden Naben ist eine Schraubenfeder in der Weise gewickelt, dass sie normalerweise mit beiden in einem drehmomentübertragenden Eingriff steht, so dass sich im Normalbetriebszustand die Ausgangsnabe mit der Eingangsnabe und der Welle dreht. Über die Schraubenfeder ist teleskopartig eine Muffe geschoben, die mit ihrem einen Ende fest an der Ausgangsnabe befestigt ist, so dass mit dieser eine Drehbewegung durchführt;' die Muffe verfügt über einen gegenüberliegenden freien Endbereich. Um diesen freien Endbereich der Muffe ist eine scheibenbremsartige Anordnung montiert, die radial nach innen sich erstreckende Ansätze aufweist, die in allgemein spiralig oder schraubenförmig angeordnete Schlitze der Muffe eingreifen. Von dem der Eingangsnabe zugeordneten Endbereich der Feder erstreckt sich ein Mitnehmer radial nach aussen und ist in einem der Schlitze der Muffe so gefangen, dass er sich zwischen dem Schlitzgrund und dem Ansatz des Scheibenbremsgliedes befindet. Andererseits wird dieser Ansatz jedoch, da er sich am Endbereich einer gestreckten oder axial auseinandergezogenen Endwindung der Feder befindet, axial nach aussen

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gedrückt und drückt auf diese Weise auch das Scheibenbremsglied nach aussen bzw. von der Ausgangsnabe weg. Bei einem Bremsvorgang wird ein Bremsschuh so bewegt, dass er sich in einer Richtung axial nach innen verschiebt und auf das Scheibenbremsglied trifft und mit diesem in einen reibungsmässigen Kontakt gerät. Das Scheibenbremsglied wird dadurch nach innen (d.h. in Richtung auf die Ausgangsnabe) gegen die Federkraft der einen expandierten Windung verschoben, wodurch dann gleichzeitig auch der Federmitnehmer längs des Schlitzes gleitet, der schräg angeordnet ist. Dies verleiht der Feder eine Abwickeltendenz, so dass diese nunmehr nicht mehr in der Lage ist, sich so ausreichend fest an die beiden Naben anzulegen, dass eine Kupplungsverbindung aufrechterhalten werden kann. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass es bei einem Bremsvorgang zu einem Lösen der formschlüssigen Kupplungsverbindung und zu einem Auskuppeln selbst bei Vorliegen einer konstanten statischen Belastung im Ausgangsbereich kommt.

Der Erfindung gelingt es daher, gleichzeitig mit einem Bremsvorgang das Lösen der Kupplung zu bewirken, unabhängig davon, ob sich die Kupplungsbremseinheit unter einer statischen oder entgegengesetzten Belastung befindet.

Von Bedeutung ist, dass es bei einem Bremsvorgang zu einer einzigartigen Kupplungsverbindung zwischen dem Bremsglied und der Muffe in der Weise kommt, dass das Bremsglied von dem Joch oder Bremsschuh nach innen verschoben wird, wo es den eingangsseitigen Endbereich der Feder erfasst und wodurch die Feder dann relativ zur Muffe so verdreht wird, dass sie sich von der Eingangsnabe abwickelt, auch dann, wenn der Motor abgewürgt

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worden ist, d.h. steht und gleichzeitig eine ausgangsseitige Blockierung aufgetreten ist.

Von besonderer Bedeutung ist die Art, in welcher das Bremselement in der Weise auf der Muffe montiert ist, dass die Ansätze am Bremselement innerhalb der Schrägschlitze der Muffe während des Bremsvorganges gleiten, so dass der vordere Endbereich der Feder erfasst und diese gegen die Eingangsnabe abgewickelt wird.

Ein weiteres wesentliches Merkmal vorliegender Erfindung liegt in der Art der Montage der Muffe an der Ausgangsnabe, wodurch es gelingt, die winkelmässige Position der Schlitze, die das vordere Ende der Feder aufnehmen, so einzustellen, dass die Feder nicht unter eine hier zunächst unerwünschte Vorspannung gerät; eine solche Einstellmöglichkeit ist erforderlich, damit die Feder unabhängig von Toleranzänderungen zwischen dem Federdurchmesser und dem Durchmesser der beiden Antriebsflächen der Eingangs- und Ausgangsnaben mit diesen im Normalfall eine Wirkverbindung eingehen kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Kupplungsbremseinheit,

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Fig. 2 zeigt einen Teilausschnitt der Fig. 1, wobei das Bremsglied sich in seine zweite, innere Position bewegt hat,

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 zeigt in perspektivischer Sicht Teile der Kupplungsbremseinheit in explodierter Darstellung,

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kupplungsbremseinheit in einer Teildarstellung in Seitenansicht,

Fig. 6 zeigt einen anderen Teilbereich des Ausführungsbeispiels der Fig. 5 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht und

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 7-7 der Fig. 6.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kupplungsbremseinheit 10 dargestellt, die insbesondere bei hoher Geschwindigkeitseinwirkung oder bei hoher Trägheitsbelastung in geeigneter Weise Verwendung finden kann, wie dies beispielsweise beim normalen Betrieb eines in den Zeichnungen nicht dargestellten Traktors oder Rasen - und Gartentraktors der Fall ist. Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Kupplungsbremseinheit verwendet eine Schraubenfeder 11 als drehmomentübertragende Verbindung zwischen den

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Eingangs- und Ausgangsnaben 13 und 14, die so auf einer drehbaren Welle 15 montiert sind, dass sie einen Antrieb von dem nicht dargestellten Motor des Traktors erfährt. Die beiden Naben sind zueinander mit ihren Enden geringfügig auf der Welle im Abstand gehalten, wobei die Eingangsnabe auf der Welle befestigt ist, so 4ass sie sich als ein Körper mit der Welle dreht. Die Ausgangsnabe ist mittels Lager 16 drehbar in der Weise auf der Welle gelagert, dass die Ausgangsnabe abgestoppt werden kann, während die Welle sich weiterdreht. Normalerv/eise ist die Schraubenfeder so gewickelt, dass sie sich in einen drehmomentübertragenden Eingriff zwischen den beiden Naben befindet, wobei das ausgangsseitige Ende der Feder an der Ausgangsnabe mit Hilfe eines Zapfens oder eines Mitnehmers 17 befestigt ist. Dementsprechend wickelt sich die Feder dann, wenn ihr Eingangsende mit Bezug zum Ausgangsende gedreht wird, von den Naben ab, wodurch die Gesamtanordnung entkuppelt wird. Daher kann die Drehung der Äusgangsnabe dann angehalten werden, ohne dass es zu einem Abstoppen der Eingangsnabe und der Welle kommen muss; diese Entkupplung erfolgt in einfacher Weise dadurch, dass auf die Ausgangsnabe ein Bremsmoment ausgeübt wird.

Den Fig. 1 und 2 lässt sich entnehmen, dass Eingangsnabe und Ausgangsnabe 13 und 14 beide eine zylindrische Form aufweisen und jeweils über äussere Antriebsflächen 19 und 20 verfugen, die gleiche Abstände zur Mittenachse der Welle 15 aufweisen. Dabei ist der Durchmesser der entspannten Feder 11 kleiner als der Durchmesser, der von diesen Antriebsflächen definiert ist, so dass die Antriebsflächen reibungsmässig mit der Feder in Wirkverbindung stehen, wodurch eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen den beiden Naben erzielt wird. An der

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Ausgangsnabe 14 ist einstückig eine grosse Rillenscheibe oder Riemenrolle 21 angeformt, die sich um das Lager 16 erstreckt und so ausgebildet ist, dass sie in Antriebswirkverbindung mit einem nicht dargestellten Teilbereich des Traktors gebracht werden kann. In axialer Richtung erstreckt sich ausgehend von der Riemenscheibe 21 in Richtung auf die Eingangsnabe eine zylindrische Hülse oder eine zylindrische Muffe 23, die eine innere Oberfläche 24 aufweist, die radial nach aussen zu den Antriebsflächen 19 und 20 der Naben einen Abstand aufweist, so dass dort ein Raum gebildet wird, der der Feder zum Abwickeln oder Aufdrehen von den Antriebsflächen nach aussen dient, wenn die Kupplungsbremseinheit 10 gelöst wird. Die Muffe ist an der Riemenscheibe 21 mitbefestigt, und zwar, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 gezeigt, mit Hilfe von vier Schrauben 25, die sich durch einen ringförmigen Flansch 26 erstrecken, der einstückig an der Muffe 23 angeformt ist und sich von dem einen Ende der Muffe radial nach aussen erstreckt. Auf das gegenüberliegende oder freie Ende 29 (siehe Fig. 2 und 4) der Muffe ist ein Bremsglied 30 in Form einer Scheibe teleskopartig aufgeschoben. Das Bremsglied lässt sich mit dem Eingangsende der Feder verbinden, so dass dann, wenn auf die Scheibe ein Bremsmoment ausgeübt wird, die Feder dazu veranlasst wird, sich von den Antriebsflächen 19 und 20 der Naben 13 und 14 abzuwickeln oder mit anderen Worten sich von diesen Flächen abzuheben und daher den Wirkungseingriff aufzugeben.

Das Bremsglied 30 verfügt bevorzugt über einen zylindrischen Mittelabschnitt 31, der teleskopartig über das freie Ende der Muffe 23 geschoben ist, so dass der innere Endbereich des

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Mittelabschnittes 31 axial nach innen zum freien Ende 29 der Muffe einen Abstand aufweist. An das innere Ende des Mittelabschnitts ist einstückig ein ringförmiger Flansch 33 angeformt, der sich radial von dem Mittelabschnitt ausgehend nach aussen erstreckt und eine äusere Bremsfläche 34 vermittelt, die mit einem allgemein Y-förmig ausgebildeten Bremsschuh 35 in Wirkverbindung gebracht werden kann. Der Bremsschuh ist beispielsweise dann so an dem Traktor montiert, dass er, etwa durch Betätigung eines nicht dargestellten Zugkabels mit der Bremsscheibe in Eingriff und ausser Eingriff gebracht werden kann. Beim normalen Antriebsfahrbetrieb der Kupplungsbremseinheit 10 drehen sich die Naben 14 und 13 miteinander, wird jedoch die Bremse betätigt, dann bewegt sich der Bremsschuh in Richtung des in Fig. 1 dargestellten Pfeils A (siehe Fig. 1), gerät mit der Bremsscheibe in Wirkverbindung und schiebt die Bremsscheibe axial nach innen, d.h. in eine mit Bezug auf die beiden Naben allgemeine axiale Richtung und in eine drehmomentübertragende Verbindung mit der Ausgangsnabe. Am Bremsschuh befinden sich zwei diametral gegenüberliegende Bremskissen oder Bremsbeläge 36, die reibungsmässig die äussere Oberfläche 34 der Bremsscheibe erfassen und eine Drehung der Scheibe mit der Welle 15 verzögern; dies bewirkt wiederum eine Verzögerung oder Verringerung der Drehbewegung der Ausgangsnabe mit der Welle, und zwar aufgrund der drehmomentübertragenden Verbindung zwischen dem Bremsglied und der Ausgangsnabe, wie weiter unten noch erläutert wird. Zur gleichen Zeit bewirkt die Verbindung des Bremsgliedes, welches im folgenden lediglich noch als Bremsscheibe bezeichnet wird, mit dem Eingangsende der Feder eine relative Verdrehung der Federeingangs- und ausgangsenden in der Weise, dass die Feder sich von den Antriebsoberflächen 19 und

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20 abwickelt und löst, wodurch die Gesamtanordnung entkuppelt wird.

Beim normalen Betrieb eines solchen Traktors, bei dem es sich beispielsweise um die bekannten Rasenmähertraktoren handeln kann und der eine Kupplungsbremseinheit 10 der bisher beschriebenen Art aufweist, kann es dazu kommen, dass der Motor des Rasenmähertraktors unter einer statischen Last sich festläuft oder zum Stillstand kommt, wobei die Feder 11 gegen die Eingangs- und Ausgangsnaben 13 und 14 zum Blockieren kommt bzw. sich mit diesen verriegelt, wenn eine ungewöhnlich grosse Belastung auftritt. Dies kann geschehen, wenn sehr dickes hohes Gras oder Unkraut gemäht wird, welches sich im Bereich des Schneidblattes des Mähabschnitts des Traktors anhäuft und das Schneidblatt schliesslich blockiert. Unter diesen Zuständen könnte einer solchen Kupplungsbremseinheit dann ein beträchtlicher Schaden zugefügt werden, der beispielsweise in einem Ausbrennen der sich zwischen den beiden Naben befindlichen Federn führen würde, wenn man versucht, den Motor wieder anzulassen, ohne dass zunächst die Einheit entkuppelt wird.

In Übereinstimmung mit einem ersten wesentlichen Merkmal vorliegender Erfindung umfasst die Erfindung daher einen neuen Kupplungsmechanismus zwischen dem Bremsglied oder der Bremsscheibe 30, der Muffe 23 und der Feder 11, in der Weise, dass die Kupplungsbremseinheit formschlüssig entriegelt oder gelöst wird, wenn die Bremse betätigt wird, und zwar selbst dann, wenn sich die Einheit unter einer statischen Belastung befindet,so dass die Möglichkeit einer Beschädigung der Kupplungsbremseinheit bei dem Versuch, den Motor wieder anzulassen, vermieden werden kann. Zu diesem Zweck wirkt ein an Bremsscheibe und

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Muffe angeformtes Führungsflächen- und Mitnehmersystem (guide and follower means) in der Weise zusammen, dass während des Bremsens die Bremsscheibe relativ zur Muffe verdreht wird, wobei ein Element 37, beispielsweise in Form eines Ansat7.es oder Mitnehmers, das Eingangsende der Feder mit dem Führungsflächensystem verbindet, so dass das Eingangsende mit der Scheibe veirdreht wird, was zu einer Abwicklung der Feder von der Eingangsnabe führt. Aufgrund einer solchen Anordnung wird die Einheit während des Bremsens wirksam gelöst oder entkuppelt (positively declutched), selbst dann, wenn die Einheit sich unter einer statischen Belastung befindet. Dementsprechend kann der Motor des Rasenmähertraktors, für den die erfindungsgemässe Kupplungsbreraseinheit besonders geeignet ist, wieder angelassen werden, ohne dass es zu einer möglichen Beschädigung der Kupplungsbremseinheit kommt. Eine solche Beschädigung würde mit Sicherheit dann auftreten, wenn man versucht, den Motor unter statischer Belastung dann anzulassen, wenn die Feder gegen die Eingangs- und Ausgangsnabe blockiert ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Führungsflächen- und Mitnehmersystem aus einer Vielzahl allgemein schraubenförmiger oder spiraliger Schlitze 39 (siehe Fig. 4), die in den freien Endbereich 29 der Muffe 23 eingeformt sind, und aus einer gleichen Anzahl von diesen Schlitzen angepassten und zu diesen gehörenden Ansätzen oder VorSprüngen 40, die einstückig an dem Bremsglied 30 angeformt sind und die sich in die Schlitze erstrecken können. Das Verbindungselement, welches schliesslich das Führungsflächen- und Mitnehmersystem mit der Feder verbindet, ist ein Mitnehmer 37, der sich radial nach aussen erstreckt und mit dem Eingangsende der Feder einstückig verbunden ist. Dieser Mitnehmer 37 wird in einen der Schlitze

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zwischen dessen Schlitzgrund 41 und dem Ansatz 40 gefangen, der sich in den Schlitz erstreckt. Bevorzugt presst sich der Mitnehmer 37 elastisch gegen den Ansatz 40, so dass dann, wenn die Bremsscheibe axial nach innen von dem Bremsschuh 35 bewegt auf der Muffe gleitet, der Mitnehmer längs des Schlitzes gedrückt wird, wobei das Eingangsende der Feder relativ zu dessen Ausgangsende verdreht wird, so dass es zu einem Abwickeln oder Aufwickeln der Feder und zu einem Lösen der Wirkverbindung mit der Antriebsfläche 19 der Eingangsnabe 13 und zu einer Lösung und Entkuppelung der Kupplungsbremseinheit 10 kommt.

Diese Anordnung lässt sich besonders gut der Darstellung der Fig. 4 entnehmen, wo drei in den freien Endbereich 29 der Muffe 23 eingeformte Schlitze 39 gezeigt sind; die Schlitze sind zueinander in gleichen winkelmässigen Abständen um die Muffe herum angeordnet. Darüber hinaus ist jeder Schlitz so eingefomrt, dass er sich vollständig durch die seitliche Muffenwand erstreckt, wobei der äussere Schlitzbereich sich in einer allgemein axialen Richtung am freien Muffenende öffnet. Die Schlitze verlaufen im wesentlichen parallel zueinander in das Innere der Muffe und erstrecken sich allgemein in Richtung auf das festgelegte Ende 27 der Muffe, dabei sind die Schlitze in einer Richtung schräg verlaufend angeordnet, die der normalen Drehrichtung der Welle 15 entgegengesetzt ist. Das bedeutet, dass der Schlitzgrund oder das innere Ende 41 jedes Schlitzes sich umfangsmässig hinter oder schräg versetzt zum äusseren Ende befindet, wobei die Versetzung bezogen ist auf die normale Drehrichtung der Welle.

Die drei weiter vorn schon erwähnten Ansätze oder Vorsprünge sind einstückig an das äussere Ende des ilittelabschnitts 31 der

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Bremsscheibe 30 angeformt und erstrecken sich von dort radial nach innen in die Schlitze 39. Jeder dieser Ansätze verläuft dabei im wesentlichen diagonal über den zugeordneten Schlitz, wobei der in Drehrichtung führende Endbereich 38 der Ansätze in einer allgemein axialen Richtung nach aussen von der Muffe abgebogen ist, so dass er sich parallel zu den angrenzenden Seiten 44 des Schlitzes erstreckt (siehe insbesondere die Darstellung der Fig. 4). In einer etwas ähnlichen Weise sind die in Drehrichtung nachlaufenden Endbereiche 42 jedes Ansatzes nach innen abgebogen, so dass sie sich in etwa parallel zu den Seiten 45 der Schlitze, die an diese Endbereiche der Ansätze angrenzen, erstrecken. Somit weist jeder der Ansätze eine allgemein S-förmige Konfiguration auf und erstreckt sich diagonal über den zugeordneten Schlitz, wobei die gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes mit dem Ansatz in VJirkverbindung treten.

Den Fig. 1 und 2 lässt sich entnehmen, dass an der Welle 15 angrenzend an das äussere Ende 4 7 der Eingangsnabe 13 eine zylindrische Staubabdeckung 46 montiert ist, die die Ansätze 40 daran hindert, axial aus den Schlitzen 39 herauszugleiten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Staubabdeckung aus einem röhrenförmigen Wandbereich 49, der teleskopartig und konzentrisch zum Mittelabschnitt 31 der Scheibe 30 über diesen geschoben ist. An dem sich axial nach aussen erstreckenden Ende des röhrenförmigen Wandbereiches ist eine radial sich nach innen erstreckende Wand 50 befestigt, die längs des äusseren Endes der Eingangsnabe verläuft und an Welle endet, an welcher sie anliegt. Der Raum zwischen der inneren Oberfläche 51 der radialen Wand und dem freien Ende 29 der Muffe 23 ist geringer als der axiale Abstand zwischen den Endbereichen 38 und 42 der Ansätze 40, so dass die Ansätze

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innerhalb der Schlitze gefangen sind, so dass die Scheibe eine Drehbewegung mit der Muffe ausführt. Aufgrund der Richtung, in welcher die schraubenförmigen oder spiraligen Schlitze angeschrägt sind, zwingt die durch die Drehung der Muffe während des Betriebs der Kupplungsbremseinheit 10 entwickelte Kraft die Ansätze dazu, innen längs der Schlitze und aus dem Reibungseingriff mit der inneren Oberfläche 51 der radialen Wand 50 zu gleiten.

Bei der Durchführung vorliegender Erfindung in der Weise, dass die Feder 11, dann, wenn eine axial gerichtete Kraft auf die Bremsscheibe 30 einwirkt, von der Eingangsnabe 13 abgewickelt wird, ist der Einlassendbereich der Feder in Form einer axial expandierten oder gestreckten Windung 53 (siehe Fig. 1 und 4) ausgebildet. In vorteilhafter Weise drückt diese expandierte Windung den Eingangsmitnehmer 37 von dem Schlitzgrund 41 des Schlitzes 39 weg und presst ihn in Wirkverbindung mit dem Ansatz 40, der innerhalb dieses Schlitzes gefangen ist. Gleitet dann die Bremsscheibe, veranlasst durch den Bremsschuh 35 und dessen Bewegung, nach innen, dann fällt diese Windung 53 wieder in sich zusammen (siehe die Darstellung der Fig. 2), wobei der Mitnehmer 37 längs des Schlitzes gleitet, so dass das Eingangsende der Feder relativ zu ihrem Ausgangsende in der Weise verdreht wird, dass sich ein Abwickeln der Feder von der Eingangsnabe und damit eine Entkupplung der Kupplungsbremseinheit 10 ergibt, unabhängig davon, ob die Einheit sich unter einer statischen Belastung befindet oder nicht. Ist einmal diese erwähnte Windung 53 voll kollabiert, wobei dann der Eingangsmitnehmer 37 im Schlitzgrund 41 des Schlitzes anliegt, dann ist die Bremsscheibe mit der Muffe 23 verriegelt und bildet zusammen mit der Ausgangsnabe 14 eine Reibungsbremse.

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Um einen Reibungskontakt zwischen dem Eingangsendbereich der Feder 11 und der Eingangsnabe 13 dann zu vermeiden, wenn die Windung 53 kollabiert ist, ist die innere Oberfläche des Eingangsendbereichs der Feder, darin eingeschlossen die expandierte Windung, radial nach aussen von der Antriebsoberfläche 19 der Eingangsnabe abgewickelt oder abgehoben. Dies kann auch mit anderen strukturellen Systemen erreicht werden, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieser Abstand zur Antriebsoberfläche dadurch erzielt, dass man beim Aufbau oder bei der Konstruktion des Eingangsendes der Feder die beiden axial äusseren Windungen mit einem Durchmesser versieht, der in entspanntem Zustand grosser als der Durchmesser ist, der von der Antriebsoberfläche der Eingangsnabe definiert ist. Dementsprechend ist die axial expandierte Windung der Feder frei, sich axial zu bewegen, ohne dass es zu einer Wirkverbindung mit der Antriebsoberfläche der Eingangsnabe kommt.

Beim Zusammenbau der erfindungsgemässen Kupplungsbremseinheit 10 besteht die Möglichkeit, dass die winkelmässigen relativen Positionen der Ausgangs- und Eingangsmitnehmer 17 und 37 der Feder 11 nicht stets die gleichen sind, und zwar aufgrund von möglichen Toleranzen beim Federdurchmesser und der Durchmesser der Eingangs- und Ausgangsnaben 13 und 14. Entsprechend einem weiteren Merkmal vorliegender Erfindung sind daher Vorkehrungen getroffen, um die winkelmässige Position des den Mitnehmer 37 aufnehmenden Schlitz 40 der Muffe 23 relativ zum Ausgangsmitnehmer 17 einzustellen, um unzulässige Belastungen und Spannungen auf den Eingangsmitnehmer 37 zu vermeiden. Solche unzulässigen Belastungen können sonst den Reibungseingriff der Feder gegen die Antriebsflächen 19 und 20 der Eingangs- und Ausgangsnaben 13 und 14 beeinflussen. Zu diesem Zweck passt der

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Ausgangsmitnehmer 17 in eine Ausnehmung 54 für diesen, die in der Riemenscheibe 21 angrenzend zum festgemachten Ende 27 der Muffe eingeformt ist, und ist in dieser Ausnehmung 54 von dem Flansch 26 der Muffe festgehalten, kann also keine Bewegung relativ zu der Ausgangsnabe durchführen. Ausserdem sind in dem Flansch 26 bogenförmige Öffnungen oder Bogenschütze 55 eingeformt, die Nietenköpfe 56 aufnehmen, die sich in einer axialen Richtung durch die beiden Hälften der Riemenscheibe erstrecken und diese zusammenhalten. Die äusseren Enden dieser Nieten bilden Stutzen oder Ansätze, die zur Führung der Muffe konzentrisch zur Eingangsnabe und zur Ausgangsnabe dienen und die eine durch Drehung bewirkte Einstellung in der Position der Schlitze 40 mit Bezug auf den Ausgangsmitnehmer erlauben. Wird daher die Muffe an der Riemenscheibe montiert, dann wird die Muffe relativ zum Eingangsende der Feder verdreht, bis einer der Schlitze den Eingangsmitnehmer 37 aufnehmen kann, ohne dass dieser Mitnehmer aus seiner natürlichen winkelmässigen Position mit Bezug auf den Ausgangsmitnehmer verdreht oder gedrückt werden muss. Ist dann die Muffe einmal einwandfrei an der Riemenscheibe befestigt, dann v/erden die Schrauben gegen den Flansch angezogen und die Position der Muffe zur Riemenscheibe ist festgelegt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellt, wobei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 entsprechende Teile das gleiche Bezugszeichen, lediglich mit einem Beistrich oben tragen. Bei dieser alternativen Ausführungsform weist die Kupplungsbremseinheit 10' eine Muffe 23' auf, die über jeden allgemein schraubenförmig oder spiralig verlaufenden Schlitz 39' zugeordnete, sich axial er-

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streckende äussere Endbereiche 57 (siehe Fig. 5) verfügt. Aufgrund dieser Konstruktion laufen die Ansätze 40' der Scheibenbremse 30 innerhalb der äusseren Endbereiche der Schlitze unter dem Pressdruck des Federmitnehmers 37' während des normalen Betriebs der Kupplungsbremseinheit. Dementsprechend wird die Scheibenbremse daran gehindert, eine Tendenz zu entwickeln, längs der Schlitze und in Richtung auf das Ausgangsende der Muffe zu gleiten, wenn diese letztere periodisch beschleunigt wird, um aufgrund von Leistungsimpulsen des Motors mit hoher Geschwindigkeit ihre Drehbewegung durchzuführen. Der Grund ist darin zu sehen, dass die äusseren Endbereiche 57 der Schlitze so geformt sind, dass sie keine axial gerichteten Komponenten an Torsionleistungsimpulsen gegen den expandierten Endbereich 53* der Feder 11' einzuführen vermögen. Als Folge ergibt sich, dass die Feder daran gehindert wird, gegebenenfalls eine Tendenz zu entwickeln, während des normalen Betriebszustands des Rasenmähers von der Scheibenbremse aufgedreht oder gelöst zu werden.

Um eine Einstellung der winkelmässigen Position der den Federmitnehmer aufnehmenden Schlitze 39' mit Bezug auf die Feder 11 bei der Kupplungsbremseinheit 10' durchführen zu können, ist der Ausgangsraitnehmer 17' (siehe Fig. 6) radial nach innen abgebogen und erstreckt sich durch eine bogenförmige Öffnung 59, die in der konzentrisch zur Welle 15' angeordneten Ausgangsnabe 14' eingeformt ist. Die Länge der Öffnung ermöglicht es der Feder, im Reibungseingriff die Eingangs- und die Ausgangsnabe 13' und 14' zu erfassen, ohne dass die Federmitnehmer 17' und 37' unter unzulässige Spannungseinwirkung gesetzt werden. Ist einmal die Feder mit den Eingangs- und Ausgangsnaben zusammengebaut, wobei sich der Eingangsmitnehmer der Feder in

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einen der Schlitze 39" und der Ausgangsmitnehmer in die Öffnung 59 erstreckt, dann wird eine zylindrische Federklemme 60, die über einen axialen Schlitz 61 verfügt (siehe Fig. 7), teleskopartig in die Ausgangsnabe eingeführt, um den Ausgangsmitnehmer gegen eine umfangsmässige Bewegung innerhalb der Öffnung zu halten. Dabei ist der entspannte äussere Durchmesser der Federklemme grosser als der innere Durchmesser der Ausgangsnabe, so dass die Federklemme die innere Oberfläche 62 der Ausgangsnabe unter Reibungseingriff erfasst. Beim Einschieben der Federklemme in die Ausgangsnabe wird der Schlitz in dieser auf den Ausgangsmitnehmer der Feder ausgerichtet, so dass der Mitnehmer erfasst und gegen eine Bewegung innerhalb der Öffnung während des Betriebs der Kupplungsbremseinheit 10' gesichert ist.

Der Darstellung der Fig. 6 lässt sich entnehmen, dass beim Zusammenbau der Kupplungsbremseinheit 10¹ entsprechende Spitzen oder Vorsprünge 63 und Ausnehmungen 64 in winkelmässig unterteilten Positionen im Flansch 26' der Muffe 23' und auf der inneren Halbseite der Riemenscheibe 21' eingeformt sind. Die Vorsprünge erstrecken sich axial von dem Flansch ausgehend nach aussen und kommen innerhalb der Ausnehmungen, die an der Innenhälfte der Riemenscheibe angeordnet sind, zur Ruhe, so dass die Muffe konzentrisch zur Riemenscheibe geführt ist. In ähnlicher Weise ist die Innenhälfte der Riemenscheibe mit Vorsprüngen 65 versehen, die sich in Öffnungen 66 in der Aussenhälfte der Riemenscheibe erstrecken und die beiden Riemenscheibenhälften in der Weise dann zusammenführen, derart, dass die drei Teile zueinander konzentrisch ausgerichtet sind und die Nieten 56' aufnehmen können, die die Teile zusammenhalten und befestigen.

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Es versteht sich aufgrund der gemachten Ausführungen, dass die vorliegende Erfindung in der Lage ist eine Kupplungsbremseinheit 10 zur Verfügung zu stellen, die während des Bremsens aufgrund einer neuen Kupplungsanordnung zwischen der Bremsscheibe 30, der Muffe 23 und der Feder 11 v/irksam und durch formschlüssige Lösung entkuppelt werden kann, selbst dann, wenn die Einheit sich unter einer statischen Belastung befindet. In vorteilhafter Welse wird dies dadurch erzielt, dass die Bremsscheibe oder das Bremsglied am freien Endbereich 29 der Muffe montiert wird, so dass dann, wenn die Bremsscheibe in axial nach innen gerichteter Richtung von dem Bremsschuh 35 vorwärtsgedrückt wird, der Mitnehmer 37 der Feder sich längs eines schraubenförmigen Schlitzes 39 in der Weise bewegt, dass die Feder dazu veranlasst wird, sich von der Eingangsnabe abzuheben oder durch stärkeres Aufdrehen ihrer Windungen von dieser zu entfernen, und zwar unabhängig davon, ob, wie schon erwähnt, sich die Kupplungsbremseinheit unter einer statischen Lasteinwirkung befindet.

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Claims

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Patentansprüche:

Kupplungsbremseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass relativ zueinander drehbare Eingangs- und Ausgangsnaben (13, 14) und eine teleskopartig über beide und zu diesen im radialen Abstand gehaltene Muffen (23) vorgesehen sind, dass die Muffe über einen freien Endbereich (27) verfügt und mit ihrem entgegengesetzten Endbereich zur gemeinsamen Durchführung einer Drehbewegung an der Ausgangsnabe (14) befestigt ist, dass eine Schraubenfeder (11) vorgesehen ist, die so gewickelt ist, dass sie normalerweise in einen drehrnomentübertragenden Wirkungseingriff mit den beiden Naben (13,14) steht, mit einem Federende an der Ausgangsnabe (14) befestigt ist und deren anderes Federende angrenzend zur Eingangsnabe (13) angeordnet ist, dass auf dem freien Endbereich (27) der Muffe (23) ein Scheibenbremselement (30) und angrenzend zu diesem ein das Scheibenbremselement während eines Bremsvorgangs in einer allgemein axialen Richtung relativ zur Muffe (23) verschiebender Bremsschuh (35) angeordnet ist, dass Muffe (23) und Scheibenbremselement (30) ein Führungsflächen- und Mitnehmersystem (39, 40) aufweisen, das so ausgebildet ist, dass das Scheibenbremselement bei einer Gleitbewegung gleichzeitig mit dieser eine relative Drehbewegung zur Muffe (23) durchführt und dass das Eingangsende der Feder (11) mit dem Führungsflächen- und Mitnehmersystem (3 9, 40) derart verbunden ist, dass die Feder (11) sich beim Bremsvorgang mit dem Scheibenbremselement (30) dreht und von der Eingangsnabe (13) abwickelt, so dass es zu einer

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Entkupplung (forraschlüssigem Lösen) selbst dann kommt, wenn die Kupplungsbremseinheit (10) sich unter statischer Lasteinwirkung befindet.

2. Kupplungsbremseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenbremsglied (30) zwischen einer inneren und einer äusseren Position bewegbar ist, wobei Druckmittel (53) vorgesehen sind, die das Scheibenbremsglied (30) um die äussere, zur Ausgangsnabe (14) entfernte Position drücken, dass der Bremsschuh das Bremsscheibenglied (30) beim Bremsen reibungsmässig erfasst und das Bremsscheibenglied (30) auf der Muffe (2 3) in die innere Position verschiebt, dass das Führungs flächen- und Mitnehmersystem aus mindestens einem schraubenförmigen, in der Muffe (23) eingeformten Schlitz (39) besteht, der schräg und entgegengesetzt zur normalen Drehrichtung der Eingangsnabe (13) sich in einer allgemein axialen Richtung zur Muffe (23) fortsetzt, und aus mindestens einem am Scheibenbremselement (30) einstückig angeformten Ansatz (40) , der sich in den mindestens einen Schlitz (39) der Muffe (23) erstreckt, wobei jam Eingangsendbereich der Feder (11) ein Mitnehmer (37) einstückig angeformt ist und sich in der Weise in den mindestens einen Schlitz (39) erstreckt, dass er während eines Bremsvorgangs von dem Ansatz (40) des BremsScheibengliedes (30) in eine Richtung nach innen gedruckt wird, wodurch die Feder (11) Gelegenheit bekommt,, sich von der Eingangsnabe (13) abzuwickeln.

3. Kupplungsbremseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsscheibenglied (30) in

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seine erste, äussere Position federnd vorgespannt ist, dass die Bremsscheibe bei Bewegung aus der ersten Position in die zweite innere Position einem allgemein schraubenförmigen und schräg zur normalen Drehrichtung verlaufendem Pfad folgt, derart, dass sich eine Relativverdrehung zur Muffe (23) ergibt, dass der Eingangsendbereich der Feder (11) am Führungsflächen- und Mitnehmersystem (39,40) derart befestigt ist, dass dieser Federbereich der relativen Drehbewegung des Bremsscheibengliedes (30) folgt.

4. Kupplungsbremseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Muffe (23) eine Vielzahl winkelmässig zueinander im Abstand angeordneter Schlitze (39) angeordnet sind, die sämtlich in Schrägrichtung verlaufen und dass an dem Bremsscheibenglied (30) eine entsprechende Anzahl von Ansätzen (40) vorhanden sind.

5. Kupplungsbremseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Eingangsendbereich der Schraubenfeder (11). ein Mitnehmer (37) angeordnet ist, der sich radial nach aussen in einen der Schlitze (39) der Muffe (23) erstreckt und dass der zugeordnete Ansatz (40) am Bremsscheibenglied (30) in Bewegungsrichtung hinter dem Mitnehmer (37) angeordnet ist, derart, dass der Mitnehmer die kombinierte Radial-Axialbewegung des Bremsscheibengliedes (30) mitmacht.

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6. Kupplungsbremseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsscheibenglied (30) von einer axial expandierten Windung (53) des Eingangsendbereiches der Feder (11) vorgespannt ist.

7. Kupplungsbremseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Vorspannung für das Bremsscheibenglied (30) erzeugende Windung (53) im entspanntem Zustand einen grösseren Durchmesser als die Eingangsnabe (13) aufweist.

8. Kupplungsbremseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (39¹) in der Muffe (23') über einen sich in axialer Richtung erstreckenden äusseren Endbereich (57) verfügen.

9. Kupplungsbremseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsscheibenglied (30) einen zylindrischen Mittelabschnitt (31) aufweist, der teleskopartig über den freien Endbereich (27) der Muffe (23) geschoben ist, sowie über einen am Mittelabschnitt (31) einstückig angeformten und sich von diesem radial nach aussen erstreckenden Flansch (34) , der mit dem Bremsschuh (35) in Wirkverbindung steht, und dass die Ansätze (4O) am entgegengesetzten Ende des zylindrischen Mittelabschnitts (31) einstückig angeformt sind und sich radial nach innen in die Schlitze (39) der Muffe (23) erstrecken.

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10. Kupplungsbremseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (40) eine allgemein S-förmige Form aufweisen, derart, dass sie seitlich in die zugeordneten Schlitze (39) passen.

11. Kupplungsbremseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine an der Eingangsnabe (13) befestigte zylindrische Abdeckung (46) vorgesehen ist, die sich teleskopartig über den zylindrischen Mittelabschnitt (31) des Bremsscheibenglieds (30) erstreckt.

12. Kupplungsbremseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ausgangsnabe (14) eine zu dieser konzentrische Riemenscheibe (21) befestigt ist, die sich radial nach aussen erstreckt, dass Führungsmittel (56,55) vorgesehen sind zur konzentrischen Aufleitung der Muffe (23) mit Bezug zur Riemenscheibe (21) und zur winkelmässigen Einstellung der Position der Schrägschlitze (39) in der Muffe (23) mit Bezug auf den Eingangsendbereich der Feder (11) derart, dass sich der Mitnehmer (37) am Eingangsendbereich der Feder (11) in einen der Schrägschlitze (39) erstreckt.

13. Kupplungsbremseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel aus einer Vielzahl winkelmässig zueinander im Abstand gehaltener und an der Riemenscheibe (21) befestigter Stutzen (56) bestehen, die sich in axialer Richtung auf die Eingangsnabe (13) erstrecken, dass die

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Muffe (23) am ausgangsseitigen Endbereich einen einstückigen angefoxrnten ringförmigen Flansch (26) aufweist, dass in dem Plansch (26) eine Vielzahl von winkelmässig verteilter Sdalitzöffnungen (55) vorgesehen sind, in welche sich die Stutzen_%(56) zur Führung und Lagerung der Muffe (23) mit Bezug auf die Riemenscheibe (21) erstrecken, wodurch auch eine winkelmässige Verschiebung der Schrägschlitze (39) mit Bezug auf die Federposition möglich ist und dass nach Positionierung der Muffe (23) mit Bezug auf die Riemenscheibe (21) beide über eine Vielzahl von Schraubbolzen (25) verbunden sind.

4. Kupplutigsbreraseinheit nach einem oder mehreren der Anspräche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Führung und Positionierung von Muffe (23) und Rieiaenseheilbe (21) bei der Einstellung der Position der J5chrägschiitze (39) mit Bezug auf den Federmitnehmer (37) eine längliche bogenförmige öffnung (59) in der Ausgangsnabe (14) umfassen, durch die sich ein ausgangsseitigex und radial nach innen vorspringender Mitnehmer (17¹) der Feder (11) erstreckt und dass eine Federklemme (60) vorgesehen ist, die zwischen ausgangsseitigem Federmitnehmer (17') und Ausgangsnabe (14) angeordnet ist und den Mitnehmer in der öffnung (59) gegen Verdrehung hält.

5. KupplungsbreHiseinheit nach Anspruch 1 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federklemme (60) zylindrisch mit einem Schlitz (61) ausgebildet und derart in die Ausgangs nabe (14) eingeschoben ist, dass der Schlitz (61) der Federklemme den Federmitnehmer (17") gegen Verdrehung sichert.

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