DE2617390C2 - Flywheel arrangement with burst protection - Google Patents

Flywheel arrangement with burst protection

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DE2617390C2 DE2617390A DE2617390A DE2617390C2 DE 2617390 C2 DE2617390 C2 DE 2617390C2 DE 2617390 A DE2617390 A DE 2617390A DE 2617390 A DE2617390 A DE 2617390A DE 2617390 C2 DE2617390 C2 DE 2617390C2
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Description

be hergestellt wird. Bereits vor Erreichen der Abwurfdrehzahl weitet sich der Durchmesser der Nabe unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft so weit aus, daß das Spiel zwischen Nabe und Kragen des Schwungradzentrierringes aufgehoben wird, womit da) in außer der durch die vorgespannten Schrauben hervorgerufenen Reibschlußverbindung zwischen der. Stirnflächen des Schwungradzentrierringes und der Nabe auch eine Reibschlußverbindung zwischen dem Kragen der Schwungradzentrierung und der Nabe besteht Der Stoß, der rieh durch das Herabfallen des Schwungrades ergibt, wirkt sich damit auf die Befestigungsschrauben der Nabe in dem Schwungradzentrierring nicht voll aus, da ein Teil der durch diesen Stoß entstehenden Kräfte durch die Reibschlußverbindung zwischen dem Kragen der Schwungradzentrierung und der Nabe aufgenommen werden. Diese Verbindung erlaubt es, die Schraubendimensionen zu verkleinern, womit auch ein kleinerer Nabendurchmesser und ein kleinerer Durchmesser des Schwungradzentrierringes ermöglicht wird.be produced. Even before the ejection speed is reached the diameter of the hub expands under the influence of centrifugal force so much that the Game between the hub and collar of the flywheel centering ring is canceled, so there) in addition to the caused by the pretensioned screws frictional connection between the. End faces of the Flywheel centering ring and the hub also have a frictional connection between the collar of the Flywheel centering and the hub is the shock caused by the flywheel falling does not fully affect the fastening screws of the hub in the flywheel centering ring, because some of the forces generated by this impact are caused by the frictional connection between the collar the flywheel centering and the hub are included. This connection allows the screw dimensions to be reduced, which also means a smaller hub diameter and a smaller diameter the flywheel centering ring is made possible.

In vorteilhafter Weise ist weiterhin vorgesehen, daß die Außenfläche des Außenringes des Wälzlagers in normalem Übergangssitz in die Bohrung des Schwungradzentrierringes eingesetzt ist, und daß der Durchmesser dieser Bohnmg in Verlängerung der Sitzfläche sich nach oben so weit verjüngt, daß sich dort bei Abgleiten des Schwungrades bei Überdrehzahl nach unten zwischen Wälzlageraußenring und Innenfläche der Bohrung des Schwungradzentrierringes ein fester Sitz ergibt; damit ergibt sich eine exakte Führung des Schwungrades. Die Passung des Außenringes des Kugellagers gegenüber der Innenfläche des Schwungradzentrierringes ist im Stillstand sowie bei Betriebsdrehzahl ein normaler Übergangssitz, welcher ein geringes Spiel aufweisen kann (Übergangssitz kann sowohl geringes Spiel als auch geringen Schrumpf aufweisen). Bei Überdrehzahl weitet sich der Schwungradzentrierring stärker auf als der Kugellageraußenring. Auch bei einem festen Sitz des Kugellageraußenringes in der Bohrung des Schwungradzentrierringes wäre bei Überdrehzahl ein fester Sitz nicht mehr gewährleistet. Die Fläche oberhalb der Sitzfläche ist daher im Durchmesser so weit kleiner ausgeführt, daß beim Abgleiten des Schwungradzentrierringes bei Überdrehzahl diese Fläche an der Außenfläche des Kugellageraußenringes zum Anliegen kommt, wodurch sich ein fester Sitz zwischen Wälzlageraußenring und Schwungradzentrierring ergibt, der ein Gleiten des Schwungradzentrierringes auf der Außenfläche des Kugellagers verhindert. Bei durch eine Überdrehzahl hervorgerufenem Abgleiten des Schwungrades sowie des Schwungradzentrierringes wirkt der kleinere Durchmesser der Innenbohrung des Schwungradzentrierringes also im Sinne einer Veränderung der Passung zwischen Außenring des Wälzlagers und der Innenfläche des Schwungradzentrierringes, so daß sich ein fester Sitz ergibtIt is also advantageously provided that the outer surface of the outer ring of the rolling bearing in a normal transition fit in the bore of the flywheel centering ring is used, and that the diameter of this Bohnmg in extension of the seat tapers upwards so far that there is between Rolling bearing outer ring and inner surface of the bore of the flywheel centering ring results in a tight fit; this results in an exact guidance of the flywheel. The fit of the outer ring of the ball bearing opposite the inner surface of the flywheel centering ring is at a standstill and at operating speed a normal transition fit, which can have a small amount of play (transition fit can be both small Play and have little shrinkage). The flywheel centering ring expands in the event of overspeed stronger than the ball bearing outer ring. Even with a tight fit of the ball bearing outer ring in the bore of the flywheel centering ring, a tight fit would no longer be guaranteed in the event of overspeed. The area above the seat is therefore made so much smaller in diameter that when the slide Flywheel centering ring at overspeed this surface on the outer surface of the ball bearing outer ring comes into play, creating a tight fit between the roller bearing outer ring and the flywheel centering ring results, which prevents the flywheel centering ring from sliding on the outer surface of the ball bearing. at Slipping of the flywheel and the flywheel centering ring caused by overspeed the smaller diameter of the inner bore of the flywheel centering ring therefore acts as a change the fit between the outer ring of the rolling bearing and the inner surface of the flywheel centering ring, see above that there is a tight fit

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß oberhalb des Außenringes des Wälzlagers ein Auffangring vorgesehen ist, welcher mittels Federn, welche sich an eine in radialer Richtung verlaufende Fläche des Schwungradzentrierringes abstützen, den Außenring des Wälzlagers nach unten gegen einen auf der Welle befestigten Stützring preßt. Durch die axiale Vorspannung wird erreicht daß bei Betriebsdrehzahl der Außenring des Kugellagers und der Schwungradzentrierring synchron laufen. Gleichzeitig wird eine Sicherung gegen Riefenbildung beim Transport der Einrichtung erreicht Bei Abgleiten des Schwungradzen-In a further embodiment of the invention it is provided that above the outer ring of the roller bearing a collecting ring is provided, which by means of springs which extend to a radial direction Support the surface of the flywheel centering ring, the outer ring of the rolling bearing down against one the shaft attached support ring presses. The axial preload achieves that at operating speed the outer ring of the ball bearing and the flywheel centering ring run synchronously. At the same time it is a backup against scoring achieved during transport of the device.

trierringes infolge Überdrehzahl werden die erwähnten Federn so weit zusammengedrückt daß die radiale Fläche des Schwungradzentriemnges auf dem Auffangring aufliegttrierringes due to overspeed, the springs mentioned are compressed so far that the radial surface of the flywheel centering rests on the collecting ring

Schließlich ist bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, daß die Nabe in axialer Richtung verlaufen de bohrungen aufweist in welche in radialer Richtung verlaufende Bohrungen einmünden, welche letztere wiederum in ringförmige Eindrehungen münden.Finally, it is provided in a further embodiment that the hub extend in the axial direction de has bores into which bores extending in the radial direction open, which latter in turn open into annular grooves.

Diese Bohrungen dienen dazu, eine Demontage des Schwungrades von der Nabe zu ermöglichen, wie dies z. B. nach Eintreten einer Überdrehzahl erforderlich ist Zu diesem Zwecke wird in die axialen Bohrungen der Nabe ein Druckmittel eingebracht welches durch die sich anschließenden radialen Bohrungen in die Eindrehungen an der Außenfläche der Nabe eindringt wodurch das Schwungrad so weit aufgeweitet wird, daß dieses von der Nabe abgezogen werden kann.These holes are used to enable disassembly of the flywheel from the hub, like this z. B. after the occurrence of an overspeed is required. For this purpose, the Hub introduced a pressure medium which through the subsequent radial bores into the grooves penetrates on the outer surface of the hub whereby the flywheel is expanded so far that this can be removed from the hub.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigtFurther details and advantageous developments of the invention emerge from the following embodiment described and shown in the drawing. It shows

F i g. 1 einen Schnitt durch die Anordnung nach der Erfindung im Betriebszustand,F i g. 1 shows a section through the arrangement according to the invention in the operating state,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Anordnung bei abgeglittenem Schwungrad.F i g. 2 shows a section through the arrangement with the flywheel slipped.

Soweit eine Übereinstimmung der Bauelemente des Ausführungsbeispiels des Hauptpatentes und des Zusatzpatentes besteht, sind die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Bauelemente benutzt worden.So much for a match between the components of the exemplary embodiment of the main patent and the additional patent exists, the same reference numerals have been used for the same components.

Im einzelnen ist mit 2 die Welle des Motors, mit 3 die Nabe, mit 4 das Schwungrad, mit 5 das Wälzlager, mit 8 der Schwungradzentrierring, mit 9 der Auffangring und mit 10 der Stützring bezeichnet.Specifically, with 2 the shaft of the motor, with 3 the hub, with 4 the flywheel, with 5 the roller bearing, with 8 the flywheel centering ring, with 9 the receiving ring and with 10 the support ring.

Weiter ist bei den zu der Nabe gehörigen Bauelementen mit 3.1 der Kragen, mit 3.2 die Gewindebohrung für das Einschrauben der Befestigungsschrauben bezeichnet. Weiter sind mit 33 die radialen Bohrungen in der Nabe, mit 3.4 die axialen Bohrungen und mit 3.5 die am Umfang verlaufenden Eindrehungen in der Nabe bezeichnet. In the case of the components belonging to the hub, 3.1 denotes the collar and 3.2 denotes the threaded hole for screwing in the fastening screws. Furthermore, 33 denotes the radial bores in the hub, 3.4 denotes the axial bores and 3.5 denotes the circumferential indentations in the hub.

Bei dem Wälzlager ist mit 5.1 der Innenring und mit 5.2 der Außenring bezeichnet. Die einzelnen Bauelemente des Schwungradzentrierringes sind wie folgt bezeichnet: Mit 8.1 der Kragen, an dessen Innenfläche sich die Stufe 3. 1 der Nabe 3 bei Überdrehzahl anlegt, mit 8.2 die axialen Bohrungen im Schwungradzentrierring, mit 83 die in diese Bohrungen eingesteckten Schraubbolzen und mit 8.4 die in radialer Richtung verlaufendenIn the case of the roller bearing, the inner ring is denoted by 5.1 and the outer ring is denoted by 5.2. The individual components of the flywheel centering ring are designated as follows: With 8.1 the collar, on the inner surface of which stage 3. 1 of the hub 3 applies at overspeed, with 8.2 the axial bores in the flywheel centering ring, with 83 the screw bolts inserted into these holes and with 8.4 those extending in the radial direction

so Flächen des Schwungradzentrierringes, an welchen sich die Federn 9.1 anlegen. Weiter ist mit 8.5 der Teil der Bohrung bezeichnet, an welchen sich der Außenring 5.2 des Wälzlagers bei Betriebszustand anlegt. Der Teil der Innenfläche der Bohrung des Schwungradzentrierrin-so surfaces of the flywheel centering ring on which put on the springs 9.1. Next, 8.5 denotes the part of the bore on which the outer ring 5.2 of the rolling bearing is applied in the operating state. The part of the inner surface of the bore of the flywheel centering

Ss ges, in welchen sich der Bohrungsteil 8.5 nach oben fortsetzt, und welcher einen geringeren Durchmesser als der untere Teil besitzt, ist mit 8.6 bezeichnet. Das Zusammenwirken der einzelnen Bauteile und Bauelemente der beschriebenen Anordnung ist weiter oben erläutert.Ss tot, in which the bore part 8.5 is upwards continues, and which has a smaller diameter than the lower part is denoted by 8.6. That The interaction of the individual components and components of the arrangement described is above explained.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (6)

1 2 fende Bohrungen (33) einmünden, welche letztere Patentansprüche: wiederum in ringförmige Eindrehungen (3.5) münden.1 2 fende bores (33) open, which latter claims: in turn open into annular grooves (3.5). 1. Schwungradanordnung mit Berstsicherung bei1. Flywheel assembly with burst protection at Oberdrehzahl für eine Maschine mit Rotor, insbe- 5 Upper speed for a machine with rotor, especially 5 sondere eine elektrische Maschine mit vertikaler Welle, insbesondere für den Antrieb von Kühlmittelpumpen in Kernkraftwerken, welche eine auf der Die Erfindung betrifft eine Schwungradanordnung Welle der Maschine angeordnete Nabe aufweist, die mit Berstsicherung bei Überdrehzahl für eine Maschine das Schwungrad trägt,und bei welcher unterhalb des 10 mit Rotor, insbesondere eine elektrische Maschine mit Schwungrades mindestens eine Fangvorrichtung an- vertikaler Welle, insbesondere für den Antrieb von geordnet ist, wobei die Welle eine zylindrische Au- Kühlmittelpumpen in Kernkraftwerken, welche eine auf ßenfläche aufweist, auf die die Nabe mit Preßsitz der Welle der Maschine angeordnete Nabe aufweist, die aufgeschrumpft ist, wobei ferner die zylindrische das Schwungrad trägt, und bei welcher unterhalb des Außenfläche der Welle und die zylindrische Innen- 15 Schwungrades mindestens eine Fangvorrichtung angefläche der Nabe mit mehreren gegenüberliegenden ordnet ist, wobei die Welle eine zylindrische Außenflä-Eindrehungen versehen sind, wobei ferner der Ab- ehe aufweist, auf die die Nabe mit Preßsitz aufgestand zweier ELndrehungen kleiner als die Länge ei- schrumpft ist, wobei ferner die zylindrische Außenfläche ner Eindrehung ist und wobei der Abstand der Fang- der Welle und die zylindrische Innenfläche der Nabe mit vorrichtung vom Schwungrad im Betrieb ein Maß 20 mehreren gegenüberliegenden Eindrehungen versehen zwischen der Länge einer Eindrehung und dem Ab- sind, wobei ferner der Abstand zweier Eindrehungen stand zweier Eindrehungen oder ein Mehrfaches kleiner als die Länge einer Eindrehung ist und wobei der dieses Maßes beträgt, nach Patent 25 55 721, da- Abstand der Fangvorrichtung vom Schwungrad im Bedurch gekennzeichnet, daß der Schrumpf- trieb ein Maß zwischen der Länge einer Eindrehung und sitz zwischen Nabe (3) und Schwungrad (4) fester ist 25 dem Abstand zweier Eindrehungen oder ein Mehrfaals der zwischen Nabe (3) und Welle (2), und daß ches dieses Maßes beträgt, nach Patent 25 55 721. oberhalb der Nabe (3) ein Schwungradzentrierring Bei der Anordnung nach dem Hauptpatent erfolgt bei (8) vorgesehen ist, welcher mittels eines Wälzlagers einem Abwurf des Schwungrades bei überdrehzahl die (5) auf der Welle (2) gelagert ist. Zentrierung des Schwungrades aufgrund der Kreisel-special an electric machine with vertical Shaft, in particular for driving coolant pumps in nuclear power plants, which is one of the The invention relates to a flywheel arrangement Has the shaft of the machine arranged hub with burst protection in the event of overspeed for a machine the flywheel carries, and in which below the 10 with rotor, in particular an electrical machine with Flywheel at least one safety gear on a vertical shaft, in particular for driving is ordered, the shaft is a cylindrical Au coolant pumps in nuclear power plants, which one on Has ßenfläche has on which the hub with an interference fit of the shaft of the machine arranged hub which is shrunk, furthermore the cylindrical carries the flywheel, and in which below the Outer surface of the shaft and the cylindrical inner flywheel is arranged at least one safety gear on the hub with several opposing surfaces, the shaft being provided with a cylindrical outer surface indentations is smaller than the length is shrinking, furthermore the cylindrical outer surface ner recess and where the distance between the catch and the shaft and the cylindrical inner surface of the hub with device from the flywheel in operation a measure 20 provided several opposite indentations between the length of a turning and the ab- are, furthermore the distance between two turns stood two turns or a multiple smaller than the length of a turn and where the According to patent 25 55 721, this dimension is because the distance between the safety gear and the flywheel is characterized by the fact that the shrink drive is a dimension between the length of a turning and seat between hub (3) and flywheel (4) is more solid 25 the distance between two indentations or a multiple of the between hub (3) and shaft (2), and that this dimension is, according to patent 25 55 721. a flywheel centering ring above the hub (3) (8) is provided which, by means of a roller bearing, enables the flywheel to be thrown off at overspeed (5) is mounted on the shaft (2). Centering of the flywheel due to the gyro 2. Schwungradanordnung nach Anspruch 1, da- 30 wirkung desselben. Es läßt sich eine Reibung zwischen durch gekennzeichnet, daß der Schwungradzentrier- den benachbarten Flächen von Nabe und Welle jedoch ring (8) axiale Bohrungen (8.2) aufweist, in welche nicht völlig vermeiden, die zu einer Erwärmung dieser Schraubbolzen (83) eingesteckt und in ebenfalls Flächen führen kann. Bei einer solchen Erwärmung läßt axiale Gewindebohrungen (3.2) de·* Nabe (3) einge- es sich nicht mit Sicherheit ausschließen, daß es zu eischraubt sind. 35 nem Fressen der Nabe auf der Welle kommen kann,2. Flywheel assembly according to claim 1, there- 30 effect of the same. There can be some friction between characterized in that the flywheel-centering surfaces of the hub and shaft are adjacent ring (8) has axial bores (8.2) in which do not completely avoid the heating of this Screw bolts (83) inserted and can also lead into surfaces. With such a warming leaves axial threaded bores (3.2) of the · * hub (3) are not excluded with certainty that they are too screwed. 35 nem seizure of the hub on the shaft can occur, 3. Schwungradanordnung nach einem der Ansprü- womit die Entkupplung des Schwungrades von der Welche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe le aufgehoben würde.3. Flywheel arrangement according to one of claims, whereby the decoupling of the flywheel from which 1 or 2, characterized in that the hub le would be canceled. (3) an ihrer oberen Außenfläche eine Stufe (3.1) auf- Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Anord-(3) a step (3.1) on its upper outer surface- It is therefore the object of the invention to weist, welche gegenüber einem Klagen (8.1) des nung entsprechend dem Hauptpatent in der Hinsichtpoints out which against a lawsuit (8.1) of the statement according to the main patent in the respect Schwungradzentrierringes (8) im Betriebszustand 40 weiterzubilden, daß Welle und Nabe reibungsfrei zuein-Flywheel centering ring (8) in operating state 40 to further develop that shaft and hub ein geringes Spiel aufweist, welches bei der Abwurf- ander laufen können.has a small amount of play, which can run at the dropping point. drehzahl verschwindet, womit eine zusätzliche Reib- Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäßspeed disappears, with which an additional friction The object is achieved according to the invention Schlußverbindung zwischen Schwungradzentrier- darin, daß der Schrumpfsitz zwischen Nabe undFinal connection between flywheel centering is that the shrink fit between the hub and ring (8) und Nabe (3) hergestellt wird. Schwungrad fester ist als der zwischen Nabe und Welle,ring (8) and hub (3) is made. The flywheel is stronger than the one between the hub and the shaft, 4. Schwungradanordnung nach einem der Ansprü- 45 und daß oberhalb der Nabe ein Schwungradzentrierring ehe 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Au- vorgesehen ist, welcher mittels eines Wälzlagers auf der ßenfläche des Außenringes (5.2) des Wälzlagers (5) Welle gelagert ist. Hierdurch ergibt sich eine radiale in normalem Übergangssitz in die Bohrung (8.5) des Führung der Nabe gegenüber der Welle, wodurch ein Schwungradzentrierringes (8) eingesetzt ist, und daß Schleifen von benachbarten Flächen von Nabe und der Durchmesser dieser Bohrung (8.5) in Verlange- 50 Welle, das zu einer starken Erwärmung der sich reibenrung der Sitzfläche sich nach oben so weit verjüngt, den Flächen beider Bauteile führen könnte, vermieden daß sich dort bei Abgleiten des Schwungrades bei wird. Durch den festeren Sitz des Schwungrades auf der Überdrehzahl nach unten zwischen Wälzlagerau- Nabe wird weiterhin mit Sicherheit vermieden, daß sich ßenring (5.2) und Innenfläche der Bohrung (8.6) des das Schwungrad gegenüber der Nabe verdrehen kann, Sch'.vungradzentrierringes (8) ein fester Sitz ergibt. 55 was eine zusätzliche Erwärmung durch diesen Rei-4. Flywheel arrangement according to one of claims 45 and that a flywheel centering ring above the hub before 1,2 or 3, characterized in that the Au is provided, which by means of a roller bearing on the ßenfläche the outer ring (5.2) of the roller bearing (5) shaft is mounted. This results in a radial one in a normal transition fit in the bore (8.5) of the guide of the hub opposite the shaft, whereby a Flywheel centering ring (8) is used, and that grinding of adjacent surfaces of the hub and the diameter of this bore (8.5) in demand 50 shaft, which tapers upwards so far to a strong heating of the friction of the seat surface that the surfaces of both components could lead, avoided that there is when the flywheel slips. Due to the tighter fit of the flywheel on the Overspeed down between the rolling bearing hub will continue to be avoided with certainty outer ring (5.2) and inner surface of the bore (8.6) which can rotate the flywheel with respect to the hub, Sch'.vungradzentrierringes (8) results in a tight fit. 55 what an additional warming by this travel 5. Schwungradanordnung nach einem der Ansprü- bungsvorgang ausschließt5. Excludes flywheel assembly according to one of the claims process ehe 1,2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ober- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin-before 1,2,3 or 4, characterized in that above- In a preferred embodiment of the invention halb des Außenringes (5.2) des Wälzlagers (5) ein dung ist vorgesehen, daß der Schwungradzentrierringhalf of the outer ring (5.2) of the roller bearing (5) a manure is provided that the flywheel centering ring Auffangring (9) vorgesehen ist, welcher mittels Fe- axiale Bohrungen aufweist, in welchen SchraubbolzenA catch ring (9) is provided, which has axial bores in which screw bolts dem (9.1), welche sich an eine in radialer Richtung 60 eingesteckt und in ebenfalls axiale Gewindebohrungendem (9.1), which is inserted into a radial direction 60 and also into axial threaded holes verlaufende Fläche (8.4) des Schwungradzentrierrin- der Nabe eingeschraubt sind.running surface (8.4) of the flywheel centering ring are screwed into the hub. ges (8) abstützen, den Außenring (5.2) des Wälzla- Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung isttot (8) support the outer ring (5.2) of the rolling bearing according to a further development of the invention gers (5) nach unten gegen einen auf der Welle (2) vorgesehen, daß die Nabe an ihrer oberen Außenflächegers (5) down against one on the shaft (2) provided that the hub on its upper outer surface befestigten Stützring (10) preßt. eine Stufe aufweist, welche gegenüber einem Kragenattached support ring (10) presses. has a step which is opposite a collar 6. Schwungradanordnung nach einem der Ansprü- 65 des Schwungradzentrierringes im Betriebszustand ein ehe 1.2,3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geringes Spiel aufweist, welches bei der Abwurfdreh-Nabe (3) in axialer Richtung verlaufende Bohrungen zahl verschwindet, womit eine zusätzliche Reibschluß-(3.4) aufweist, in welche in radialer Richtung verlau- verbindung zwischen Schwungradzentrierring und Na-6. Flywheel arrangement according to one of claims 65 of the flywheel centering ring in the operating state before 1.2,3,4 or 5, characterized in that it has little play, which disappears in the axial direction in the number of holes running in the ejection rotary hub (3), with which an additional frictional engagement (3.4) has, in which in the radial direction connection between the flywheel centering ring and the
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