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Die Erfindung betrifft ein Ausrücklager für eine Kupplung
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mit einem axial verschiebbaren, drehfesten Betätigungselement, an
das ein Wälzlager mit seinem drehfesten Laufring unter Zwischenschaltung eines Radialbewegungen
des Wälzlagers bewirkenden, flanschartigen Anlageflächenpaares mittels einer in
axialer Richtung wirkenden Feder angedrückt wird, wobei der drehbare Laufring einen
Betätigungsring für die Trennung der Kupplung aufweist.
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Insbesondere bei Kupplungen für Automobile treten Schwierigkeiten
beim Ausrichten der Drehachsen von Kupplungsgabel oder Tellerfeder mit der des Ausrücklagers
auf. Es hat sich dabei gezeigt, daß gewisse Versetzungen dieser Achsen generell
unvermeidbar sind.
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Diese Versetzungen der Achsen bewirken radiale Bewegungen zwischen
den Kontaktflächen der Tellerfeder und des Ausrücklagers, wenn die Kupplung getrennt
ist. Die Kontaktflächen erfahren dann übermäßigen Verschleiß und erzeugen zudem
Geräusche. Ferner heizen sich die Kontaktflächen auf, so daß die Lebensdauer der
Kupplung auch dadurch verringert wird.
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Wie sich aus der DE-AS 1 600 080 ergibt, sind Versuche unternommen
worden, diese Nachteile zu vermeiden. In dieser Druckschrift ist ein Ausrücklager
für eine Kupplung beschrieben, das mit einem axial verschiebbaren, drehfesten Betätigungselement
für eine Kupplungsgabel versehen ist. Dieses Betätigungselement besitzt eine flanschartige
Reibfläche, an die mittels einer in axialer Richtung wirkenden Feder der innere,
drehfeste Laufring eines Wälzlagers gedrückt wird. Der äuße@e Laufring dieses Wälzlagers
weist einen Betätigungsring auf, der bei Betätigung der Kupplungsgabel in Trennrichtung
gegen die Tellerfeder der Kupplung gedrückt wird und auf diese Weise die Trennung
bewirkt. Dabei hat das Wälzlager ein großes Radialspiel, so daß es sich beim Trennen
der Kupplung unter
Radialverschiebung an der Reibfläche selbst zentrieren
kann.
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Parallelverschiebungen der Achsen des Betätigungselementes und der
Kupplung bzw. der Kupplungsfeder können damit ausgeglichen werden.
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Mit der vorbeschriebenen Ausbildung eines Ausrücklagers können zwar
Parallelversdiebungen der Achsen des Ausrücklagers und der Kupplung, nicht jedoch
Winkelstellungen zwischen diesen Achsen ausgeglichen werden. Auch diese Winkelstellungen,
daß heißt die Nichtparallelität der Achsen kann die Lebensdauer des Ausrücklagers
wesentlich verkürzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbstzentrierendes
Ausrücklager der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß auch Winkelstellungen
der Achsen von Ausrücklager und Kupplung ausgeglichen werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem
Betätigungselement und dem drehfesten Laufring ein Zwischenring unter Bildung eines
zweiten Anlageflächenpaares angeordnet ist, das auf der einen Seite eine im Querschnitt
ballige Form und auf der anderen Seite eine für die Schwenkbeweglichkeit des Wälzlagers
entsprechend angepaßte Form aufweist. Neben dem Anlageflächenpaar, das die Radialbeweglichkeit
des Wälzlagers ermöglicht, ist nun erfindungsgemäß durch die Einschaltung des Zwischenringes
ein weiteres Anlageflächenpaar gebildet worden, das aufgrund der besonderen Formgebung
der beiden Anlageflächen ein Verschwenken des Wälzlagers gestattet. Auf diese Weise
kann sich das Ausrücklager auch an Winkelstellungen der Achsen von Kupplung und
Ausrücklager selbsttätig anpassen, so daß die mit einer Winkelstellung verbundenen
Nachteile genauso vermieden werden wie die durch eine Parallelverschiebung bedingten.
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In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Anlageflächenpaar
für die Radialbeweglichkeit des Wälzlagers auf der einen und das zweite Anlageflächenpaar
für die Schwenkbeweglichkeit des Wälzlagers auf der anderen Seite des Zwischenringes
vorgesehen ist. Diese Ausbildung bedeutet eine besonders einfache Lösung.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung bilden Zwischenring und
Betätigungselement das Anlageflächenpaar für die Radialbeweglichkeit des Wälzlagers;
auch durch diese Maßnahme ist eine relativ einfache Gestaltung möglich. Dabei sollte
die im Querschnitt ballig geformte Seite des zweiten Anlageflächenpaares zweckmäßiger
Weise am Zwischenring vorgesehen werden.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der drehfeste
Laufring der äußere ist, an dem ein nach innen gerichteter Flanschring befestigt
ist, der auf seiner einen Seite an dem Zwischenring anliegt und dessen andere Seite
von der Feder beaufschlagt ist. Bei dieser Ausführungsform bietet es sich als besonders
vorteilhafte Lösungsmöglichkeit an, die Feder als Drahtfeder in der Form eines gleichseitigen
Dreiecks auszubilden, wobei der Flanschring federseitig eine axial sich in Richtung
auf den Zwischenring erstreckende Einbuchtung aufweist, in die die Drahtfeder derart
eingesetzt ist, daß sie mit den Ecken in radialer Richtung verspannt ist, wobei
die Drahtfeder im Bereich der Ecken in Richtung auf den Zwischenring gebogen ist
und sich im Bereich der Seitenmitten an dem Betätigungselement oder einem damit
verbundenen Teil abstützt.
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Der Flanschring sollte zweckmäßigerweise auf der dem Zwischenring
anliegenden Seite kegelförmig oder konkav ausgebildet sein, damit in Verbindung
mit der balligen Formgebung des Zwischenrings eine gute Schwenkbeweglichkeit des
Wälzlagers gegeben ist.
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Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Betätigungselement
einen Reibring für die Anlage des Zwischenringes aufweist.
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Der Zwischenring selbst kann aus Kunststoff, insbesondere Polyamid
oder Polytetrafluoräthylen, oder aus ölimprägniertem Sintermetall bestehen, da diese
Materialien selbstschmierend sind, also keine Fremdschmierung benötigen.
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Die Feder sollte am Betätigungselement bzw. einem damit fest verbundenem
Teil mittels eines Sprengringes gehalten werden.
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Alternativ zu der dreieckförmigen Drahtfeder kann auch eine ringförmige
Teller- oder Blattfeder mit radial verlaufenden Nuten am Außenrand verwendet werden.
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Schließlich sieht die Erfindung vor, daß die eine Seite des zweiten
Anlageflächenpaares für die Winkelbeweglichkeit des Wälzlagers im Querschnitt kreisförmig
ausgebildet ist, da dann eine besonders gute Beweglichkeit zu erzielen ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
näher veranschaulicht, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugsziffern gewählt wurden.
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt einer nach der DE-AS 1 600 080 bekannten Kupplung
mit Ausrücklager; Fig. 2 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines Ausrücklagers
nach der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 einen Teillängsschnitt einer zweiten Ausführungsform
eines Ausrücklagers nach der Erfindung; Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie
IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform
der Erfindung; Fig. 6 eine Ansicht der in Fig. 2 und 5 gezeigten Blattfeder; und
Fig 7 eine perspektivische Teilansicht des in den Figuren 2, 3 und 5 gezeigten Zwisdenringes.
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Fig. 1 zeigt eine zum Stand der Technik gehörende Tellerfederkupplung
mit Ausrücklager, wie sie in der DE-AS 1 600 080 dargestellt und beschrieben wird.
Die Kupplung selbst besitzt ein Schwungrad 10, das mit einer Antriebswelle 11 fest
verbunden ist, sowie eine Druckscheibe 12, die axial in Bezug auf das Schwungrad
10 verschiebbar ist.
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Das Schwungrad 10 und die Druckscheibe 12 spannen zwischen sich eine
Reibscheibe 13 ein, die mit einer getriebenen Welle 14 verbunden ist. Die Druckscheibe
12 wirkt mit einer Tellerfeder 15 zusammen, die an einem starr mit dem Schwungrad
10 verbundenen Kupplungsdeckel 16 verformbar gelagert ist. Die Anordnung enthält
ferner Bolzen 17 und zwei Halteringe 18.
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Der Randteil 19 der Tellerfeder 15 stützt sich auf der Druckscheibe
12 ab, während der Mittelteil der Tellerfeder 15 aus mehreren Ausrückfingern 20
besteht, die mit dem Ausrücklager 21 zusammenwirken.
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Wenn das Ausrücklager 21 freigegeben ist, d.h. nicht auf die Ausrückfinger
20 einwirkt, drückt der Rand 19 der Tellerfeder 15 die Druckscheibe 12 elastisch
auf das Schwungrad 10, so daß die Reibscheibe 13 eingespannt und daher die Kupplung
eingerückt ist. Wenn das Ausrücklager 21 die Ausrückfinger 20 - in dieser Ansicht
gesehen - nach links drückt, wird die Tellerfeder 15 derart verformt, daß die elastische
Druckwirkung auf die Druckscheibe 12 aufhört. Die Druckscheibe 12
wird
dann durch an der Tellerfeder 15 verankerte Bügel 22 zurückgeführt. Die Reibscheibe
13 ist dann freigegeben, so daß die Kupplung ausgerückt ist.
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Das Ausrücklager 21 ist auf einer zylindrischen Führung 23 bewegbar,
die bis auf ein gewünschtes Spiel zur Achse hin koaxial mit den sich drehenden Teilen
11, 10, 12, 16, 19, 20 der Kupplung verläuft. Das Ausrücklager 21 weist ein Betätigungselement
24 auf, das längs der Führung 23 verschiebbar ist und mittels einer nicht dargestellten
Gabel oder dergleichen bewegt werden kann. Ein Kugellager 25 ist mit seinem inneren
Laufring 26 von dem Betätigungselement 24 radial durch ein ringförmiges Spiel 27
getrennt. Die eine Fläche 28 des Laufringes 26 liegt axial an einer Anlagefläche
29 des Betätigungselementes 24 unter Zwischenschaltung einer Reibscheibe 30 an.
Auf die andere Fläche 31 des inneren Laufringes 26 wirkt eine Tellerfeder 32, die
bis zur Abflachung unter Vorspannung steht und für die gewünschte Reibung sorgt.
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Ein äußerer Laufring 35 des Lagers 25 ist mit einem Betätigungsring
36 verbunden, der bei einer Bewegung des Betätigungselementes 24 längs der Führung
23 an den Ausrückfingern 20 der Tellerfeder 15 die Kupplung ausrückt.
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Sofern die Achsen der Führung 23 und der Kupplung nicht exakt zusammenfallen,
bewegt sich der Betätigungsring 36 und das Kugellager 25 relativ zum Betätigungselement
24, bis der Betätigungsring 36 eine zentrierte Lage in Bezug auf die Kupplungsachse
eingenommen hat. Der Betätigungsring 36 verbleibt in dieser Lage aufgrund des Reibschlusses
an der Reibscheibe 30, der mittels der Tellerfeder 32 aufrecht erhalten wird, Auf
diese Weise erlaubt die in dieser Figur dargestellte, zum Stande der Technik gehörende
Ausbildung
einen Ausgleich bei Versetzung der Kupplungsachse und
der Ausrücklagerachse. Ein Ausgleich bei Winkelstellung dieser beiden Achsen läßt
diese Ausführung jedoch nicht zu.
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Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ausrücklagers
50, das beispielsweise in Verbindung mit der zuvor beschriebenen Tellerfederkupplung,
aber auch mit anderen Ausführungsformen von Kupplungen, bei denen Entkupplungsglieder
vorgesehen sind, verwendet werden kann.
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Das Ausrücklager 50 weist ein Betätigungselement auf, das aus einer
Endscheibe 52 und einer an dieser befestigten und von dieser radial abstehenden
Hülse 54 besteht. Die Endscheibe 52 kann für die axiale Bewegung durch eine hier
nicht dargestellte Kupplungsgabel. oder andere Betätigungsmittel beaufschlagt werden,
indem auf die Außenfläche der Endscheibe 52 eingewirkt wird. Die Endscheibe 52 und
die Hülse 54 sind in axialer Richtung längs einer ortsfesten Führung 56 verschiebbar,
die - abgesehen von einer zulässigen Toleranz - koaxial zur Kupplungsachse angeordnet
ist. Innerhalb der Führung 56 ist eine nicht dargestellte, mit der Kupplung verbundene
Welle vorgesehen.
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Das Ausrücklager 50 weist einen Betätigungsring 58 auf, der bei axialer
Bewegung der Endscheibe 52 mit einer Entkupplungseinrichtung zusammenwirkt, beispielsweise
den Ausrückfingern 20 bei der Ausführung gemäß Fig. 1, die sich synchron mit der
Kupplung um deren Achse drehen. Ein innerer Laufring 60, der die Hülse 54 mit einem
Radialspiel 62 umgibt, trägt den Betätigungsring 58 an einer Seite. Der Betätigungsring
58 kann auch integraler Bestandteil des inneren Laufringes 60 sein.
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Auch eine Verlängerung des Laufringes 60 für das Zusammenwirken mit
der Kupplungstellerfeder könnte vorgesehen werden.
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Das Lager selbst besteht aus dem inneren Laufring 60, den Lagerrollen
64, dem Lagerkäfig 66, den Dichtungen 68 sowie einem äußeren Laufring 70, der in
das Innere des zylindrischen Teiles 72 eines Gehäuses 74 eingesetzt ist, das aus
Stahlblech besteht. Das Gehäuse 74 weist einen weiteren zylindrischen Teil 76, jedoch
kleineren Durchmessers, und einen sich einwärts erstreckenden Flansch 78 auf, der
zwischen den Laufringen 60, 70 und der Endscheibe 52 der Hülse 54 verläuft.
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In einer Nut in der Anlagefläche 82 der Endscheibe 52 ist ein Reibring
80 angeordnet. Dieser Reibring 80 ist vorzugsweise aus Kunststoff, beispielsweise
Polyamid oder Polytetrafluoräthylen hergestellt, so daß er selbstschmierende Eigenschaften
hat und auf diese Weise eine Gleitoberfläche bildet.
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Zwischen der Endscheibe 52 und dem Flansch 87 ist ein Zwischenring
84 angeordnet, der bei regelmäßigem Querschnitt eine kalottenförmige Oberfläche
aufweist. Diese Oberfläche 86 bildet mit einem kegelförmig eingezogenen Abschnitt
88 des Flansches 78 im Bereich der zylindrischen Außenfläche der Hülse 54 ein Anlageflächenpaar.
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Zwischen dem Zwischenring 84 und der Hülse 54 besteht ein Radialspiel
90. Da der Zwischenring 84 aufgrund dieses Radialspiels 90 frei bewegbar ist und
kalottenförmig ausgebildet ist, kann der Zwischenring 84 auch als Kalottenfreiring
bezeichnet werden. Eine perspektivische Ansicht einer Hälfte eines solchen Zwischenringes
84 ist in Fig. 7 dargestellt.
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Der nach innen sich erstreckende Flansch 78 steht mit der Oberfläche
86 des Zwischenringes 84 über die Außenseite des
kegelförmigen
Abschnittes 88 in Verbindung. Der Flansch 78 wird mittels einer Teller- oder Blattfeder
92 gegen den Zwischenring 84 gedrückt, der den Druck auf die Endscheibe 52 der Hülse
54 überträgt. Die Blattfeder 92 weist radial verlaufende Ausnehmungen 94 auf, die
in gleichen Abständen über die Blattfeder 92 verteilt sind (siehe Teilansicht gemäß
Fig. 6). Dabei steht der äußere Rand der Blattfeder 92 mit dem Flansch 78 in einer
blumenblätterartigen Form in Kontakt. In einer Nut der Hülse 54 ist ein Sprengring
96 angeordnet, an dem sich die Blattfeder 92 abstützt.
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Die Blattfeder 92 hält zudem den Zwischenring 84 in Kontakt mit dem
Reibring 80, und zwar über das Gehäuse 74 bzw. dessen Flansch 78. Der Reibring 80
kann dabei anstatt an der Endscheibe 52 auch an der flachen Seite des Zwischenringes
84 befestigt sein. Alternativ dazu kann der Zwischenring 84' mit seiner kalottenförmigen
Oberfläche 86' auch aus Kunststoff oder aus ölimprägniertem Sintermetall, mit Molybdän-Disulfid,
hergestellt sein, so daß er sowohl als Reibring als auch als Kalottenfreiring wirkt.
Diese Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt.
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Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, drückt die Blattfeder
92 das Lager mit seinen Laufringen 60, 70 über das Gehäuse 74 und den Zwischenring
84 gegen die Endscheibe 52 und positioniert diese Teile auf diese Weise. Wenn die
Achse der Hülse 54 von der der Ausrückfinger 20 bzw. der Tellerfeder 15 (Fig. 1),
die mit dem am inneren Laufring 60 befestigten Betätigungsring 58 zusammenwirkt,
abweicht, so bewegt sich der Zwischenring 84 radial entlang dem Reibring 80, wodurch
die Abweichung zwischen der Kupplungsachse und der Achse des Ausrücklagers 50 ausgeglichen
wird. Wenn die Achsen der Kupplung und des Ausrücklagers 50 gegeneinander geneigt
sind, also einen Winkel bilden, so gleitet der
Flansch 78 des Gehäuses
74 auf der kalottenförmigen Oberfläche 86 des Zwischenringes 84 derart, daß die
Winkelstellung zwischen den Achsen von Kupplung und Ausrücklager 50 ebenfalls ausgeglichen
wird. Auf diese Weise wird eine Relativbewegung zwischen dem Betätigungsring 58
und der Tellerfeder 15 während der Dreh@@wegung vermieden, wodurch Reibgeräusche
und der Verschleiß auf ein Minimum reduziert werden.
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Bei der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist die Teller-
oder Blattfeder 92 gemäß den Fig. 2, 5 und 6 durch eine Drahtfeder 100 in der Form
eines gleichseitigen Dreieckes ersetzt worden. Auch diese Drahtfeder 100 drückt
das Gehäuse 74 gegen den Zwischenring 84. Die Teilbereiche 102, die den Ecken 104
des gleichseitigen Dreieckes benachbart sind, sind gegen den Flansch 78 gebogen,
während die Ecken 104 sowohl gegen den zylindrischen Teil 76 des Gehäuses 74 als
auch gegen den Flansch 78 verspannt sind, und zwar in der Ecke, in der die Innenfläche
des zylindrischen Teiles 76 in den Flansch 78 übergeht. Auf diese Weise werden sowohl
radiale als auch axiale Druckkräfte erzeugt.
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Die Mittenbereiche 106 jeder Seite der Drahtfeder 100 berühren die
zylindrische Außenfläche der Hülse 54, wobei die Drahtfeder 100 durch den Sprengring
96 gehalten werden.
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Mittels der Drahtfeder 100 wird das Gehäuse 74 aufgrund der von ihr
ausgeübten radialen Kräfte gehalten. Sie bildet somit ein sehr zweckmäßiges Mittel,
um den äußeren Laufring 70 und die Hülse 54 als eine Einheit wirken zu lassen, wobei
der Flansch 78 gegen den Zwischenring 84 gepreßt wird.
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Im Bereich des Kontaktes der Drahtfeder 100 mit dem Gehäuse 74 können
Scheiben oder Beschichtungen aus Kunststoff, beispielsweise Polyamid oder Polytetrafluoräthylen,
mit selbstschmierenden
Eigenschaften vorgesehen werden, um die
Verschleißfestigkeit des Ausrücklagers 50 zu verbessern.
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Zusammenfassend ist festzustellen, daß der Zwischenring 84, an dem
sich das Gehäuse 74 abstützt, aufgrund der Gleitoberfläche des Reibringes 80 leicht
in radialer Richtung bewegbar ist. Auf diese Weise wird jede Verschiebung zwischen
den Achsen der Kupplung und des Ausrücklagers 50 ausgeglichen. Gleichzeitig werden
Schräg- bzw. Winkelstellungen dieser Achsen automatisch durch die kalottenförmige
Oberfläche 86 des Zwischenringes 84 ausgeglichen, so daß das erfindungsgemäße Ausrücklager
jede unnötige Relativbewegung beseitigt, die bei der Drehbewegung des inneren Laufringes
60 und der Tellerfeder 5 aufgrund einer Verschiebung oder Winkelstellung der Drehachsen
der Tellerfeder 15 und des Ausrücklagers 50 auftreten kann. Dadurch werden Lebensdauer
des Ausrücklagers 50 und Laufruhe der Kupplung Wesentlich erhöht.
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Der innere kegelförmige Abschnitt 88 des Flansches 78 kann im Bereich
der Kontaktfläche zur kalottenförmigen Oberfläche 86 des Zwischenringes 84 bzw.
84' konkav ausgebildet werden, um die Gleitbewegung zwischen den beiden Teilen zu
verbessern.
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Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch verschiedene
Modifikationen, Änderungen und Anpassungen insbesondere auch an andere Kupplungsarten
möglich.
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