DE4031762B4 - Kupplungsscheibe mit platzsparendem Leerlaufdämpfer - Google Patents

Kupplungsscheibe mit platzsparendem Leerlaufdämpfer Download PDF

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Abstract

Kupplungsscheibe, insbesondere für Reibungskupplungen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Last- und einem Leerlaufdämpfer, wobei der Lastdämpfer aus einer Nabenscheibe besteht, die mit Spiel in Umfangrichtung entsprechend dem Wirkungsbereich des Leerlaufdämpfers auf einer Verzahnung der gemeinsamen Nabe angeordnet ist, aus zu beiden Seiten angeordneten Deckblechen, die drehfest untereinander verbunden und auf Abstand gehalten sind und von denen eines die Reibbeläge trägt, aus Torsionsfedern in Fenstern von Nabenscheibe und Deckblechen, wobei zwischen der Nabenscheibe und dem einen Deckblech der Leerlaufdämpfer angeordnet ist, dessen beide Deckbleche drehfest mit der Nabenscheibe des Lastdämpfers verbunden sind, indem Nasen des von der Nabenscheibe des Lastdämpfers beabstandeten Deckbleches des Leerlaufdämpfers ohne Spiel in Umfangsrichtung durch Öffnungen bzw. Aussparungen im nabenseitigen Deckblech und in die Nabenscheibe eingreifen und sich über Stützkanten axial am nabenseitigen Deckblech abstützen, und auf der dem Leerlaufdämpfer gegenüberliegenden Seite der Nabenscheibe zwischen dieser und dem entsprechenden Deckblech eine axial wirkende Feder für eine Reibeinrichtung...

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
  • Eine solche Kupplungsscheibe ist beispielsweise aus der DE-OS 3 442 717 bekannt. Im Leerlaufdämpfer dieses Standes der Technik ist eine Lastreibscheibe angeordnet, die zwischen dem lastdämpfernahen Deckblech des Leerlaufdämpfers und dessen Nabenscheibe mit beidseitigem Abstand eingefügt ist.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsscheibe mit einer Lastreibscheibe im Leerlaufdämpfer zu erstellen, die besonders platzsparend ist und ohne großen Aufwand leicht auf das jeweilige Fahrzeug abgestimmt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch die direkte Anlage und den direkten Reibkontakt zwischen der Lastreibscheibe und dem einen Deckblech bzw. der Nabenscheibe des Leerlaufdämpfers sowie durch Reibpaarungen mit unterschiedlichem Reibbeiwert auf beiden Seiten ist es möglich, eine besonders raumsparende Ausführung zu erstellen, die sehr vielseitig einsetzbar ist.
  • Dabei ist erfindungsgemäß die Lastreibscheibe mit axial abgewinkelten Nasen versehen, die in umfangsmäßig größere Aussparungen vorzugsweise der Nabenscheibe eingreifen, wobei die Lastreibscheibe gegenüber der Nabenscheibe den kleineren Reibbeiwert aufweist.
  • Dadurch ist sichergestellt, daß die Lastreibscheibe zu Beginn der Drehbewegung zuerst vom Deckblech mitgenommen wird, da hier der größere Reibbeiwert wirksam ist und somit zuerst die niedrigere Reibung überwunden wird, bis die Lastreibscheibe mit ihren Nasen an den Endbegrenzungen der Aussparungen zur Anlage kommt, wobei von diesem Moment an die höhere Reibung wirksam ist. Auf diese einfache Weise können zwei unterschiedliche Reibkräfte innerhalb des Verdrehwinkels des Leerlaufdämpfers nacheinander zum Einsatz gebracht werden.
  • In einer Ausführungsform besteht die Lastreibscheibe und auch die Nabenscheibe des Leerlaufdämpfers aus Metall und die Lastreibscheibe ist auf der der Nabenscheibe zugewandten Seite mit einem Material beschichtet, welches einen niedrigeren Reibbeiwert aufweist als Metall. Diese Beschichtung kann dabei beispielsweise als Kunststoffbeschichtung ausgeführt sein, die aufgespritzt ist oder beispielsweise in Form eines Gleitlackes aufgetragen wurde.
  • Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, die Nabenscheibe als Kunststoffteil auszuführen und die Lastreibscheibe aus Metall herzustellen. Auch auf diese Weise ist der Reibbeiwert zwischen der Nabenscheibe und der Lastreibscheibe geringer als zwischen der Lastreibscheibe und dem Deckblech.
  • Die Ansteuerung der Lastreibscheibe kann in einer besonders einfachen Ausführungsform lediglich über die Nasen und die Aus sparungen erfolgen. Dabei wird bei Drehrichtungsumkehr immer zuerst die niedrigere Reibkraft wirksam werden und erst anschließend nach Aufbrauch des freien Verdrehwinkels wieder die größere Reibkraft. Es ist jedoch auch möglich, zusätzlich zur Ansteuerung durch Nase und Aussparung eine Leerlauffeder für eine zweite Federstufe des Leerlaufes heranzuziehen, wodurch sichergestellt ist, daß auch bei Drehrichtungsumkehr im Leerlaufbereich zuerst die volle Reibkraft vorhanden ist und erst nach einem bestimmten Verdrehwinkel die niedrigere Stufe zum Einsatz kommt.
  • Die Erfindung wird anschließend an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:
  • 1 die obere Hälfte eines Schnittes durch eine Kupplungsscheibe in vergrößerter Darstellung;
  • 2 den Schnitt II-II gem. 1;
  • 3 eine Variante von 1;
  • 4 die Teilansicht III-III gem. 3;
  • 5 und 6 Drehmoment- und Reibungskennlinien des Leerlaufdämpfers.
  • Die 1 und 2 zeigen den Teillängsschnitt sowie den Schnitt II-II durch eine Kupplungsscheibe 5, deren Bauteile konzentrisch zu einer Drehachse 3 aufgebaut sind. Eine Nabe 1 mit einer Innenverzahnung ist drehfest auf eine nicht dargestellte Getriebewelle aufgesetzt. Am Außenumfang weist die Nabe 1 eine Verzahnung 4 auf, in die eine Nabenscheibe 2 mit Spiel in Umfangsrichtung entsprechend dem Wirkungsbereich des Leerlaufdämpfers eingreift. Zu beiden Seiten der Nabenscheibe 2 sind Deckbleche 6 und 7 angeordnet, die untereinander drehfest verbunden und auf Abstand gehalten sind und von denen eines die Reibbeläge 8 trägt. Auf der Nabe 1 ist weiterhin gegenüber der Nabenscheibe 2 seitlich versetzt eine Nabenscheibe 12 angeordnet, die Teil des Leerlaufdämpfersystems ist. Die Nabenscheibe 12 ist drehfest auf einem Teil der Verzahnung 4 aufgesetzt, welches im Durchmesser reduziert ist. Eine axiale Befestigung der Nabenscheibe 12 ist prinzipiell nur in der einen Richtung notwendig, und zwar in Richtung auf die Nabenscheibe 2 zu (z. B. durch einen Absatz in der Verzahnung 4). Zu beiden Seiten der Nabenscheibe 12 sind Deckbleche 10 bzw. 11 angeordnet, wobei das Deckblech 10 direkt auf der Nabenscheibe 2 aufliegt und eine drehfeste Verbindung beider Deckbleche mit der Nabenscheibe 2 dadurch hergestellt ist, daß axial abstehende Nasen 16 des außenliegenden Deckbleches 11 entsprechende Aussparungen 25 im inneren Deckblech 10 sowie Öffnungen 17 in der Nabenscheibe 2 ohne Spiel in Umfangsrichtung durchdringen. Gleichzeitig stützt sich – wie aus 4 ersichtlich – jede der Nasen 16 axial über Stützkanten 33 von außen her am innenliegenden Deckblech 10 ab. Weiterhin ist zwischen dem außenliegenden Deckblech 11 und der Nabenscheibe 12 des Leerlaufdämpfers eine Lastreibscheibe 23 angeordnet, die den axialen Raum zwischen Deckblech und Nabenscheibe vollkommen ausfüllt und dadurch mit beiden Teilen in direktem Reibkontakt steht. Durch die Stützkanten 33 des Deckbleches 11 wird vermieden, daß ein Reibkontakt zwischen der Nabenscheibe 2 und dem innenliegenden Deckblech 10 entstehen kann. Auf der Außenseite des Deckbleches 11 und gegenüber dem radial inneren Bereich des Deckbleches 7 ist ein Reibring 21 für den Lastbereich vorgesehen und auf der dem Leerlaufsystem gegenüberliegenden Seite der Nabenscheibe 2 ist eine Feder 18 vorgesehen, die über einen Druckring 19 eine Axialkraft auf einen Reibring 20 und die Nabenscheibe 2 ausübt. Dabei ist der Druckring 1g drehfest – aber axial verschiebbar – gegenüber dem Deckblech 6 geführt. Radial innerhalb der Feder 18 bzw. des Druckringes 19 ist ein Lager 22 angeordnet, welches auf einem zylindrischen Absatz der Nabe 1 geführt ist und mit dem Deckblech 6 fest verbunden ist. Zwischen diesem Lager 22 und der Stirnseite der Verzahnung 4 der Nabe 1 ist eine weitere Feder 28 angeordnet, welche zur Erzeugung der Reibkraft für den Leerlaufdämpfer dient. Aus 1 ist weiterhin die prinzipielle Anordnung der Torsionsfedern 9 für den Lastbereich in Fenstern von Nabenscheibe 2 und Deckblechen 6 und 7 zu erkennen. Die Anordnung der Federn 14 und 15 für das Leerlaufsystem geht aus 2 hervor. Der Schnitt II-II gem. 1 ist in der Ebene der Stützkanten 33 angeordnet. Er zeigt neben den Nasen 16 des Deckbleches 11 die Anordnung der beiden Federn 14 und 15, wobei die Feder 14 ohne Spiel in Umfangsrichtung sowohl in Fenstern 30 der Nabenscheibe 12 als auch in gleich großen Fenstern der Deckbleche 10 und 11 angeordnet ist. Dahingegen ist die Feder 15 umfangsmäßig ohne Spiel in den beiden Deckblechen angeordnet, das entsprechende Fenster 31 in der Nabenscheibe 12 ist jedoch umfangsmäßig größer ausgeführt. Damit kann innerhalb des Wirkungsbereiches des Leerlaufdämpfers eine geknickte Federkennlinie realisiert werden, indem die Feder 15 nach Zurücklegen eines vorgegebenen Verdrehwinkels zusätzlich zur Feder 14 wirksam wird. Üblicherweise sind von beiden Federarten jeweils zwei einander gegenüberliegend vorgesehen. Weiterhin ist aus dieser Figur zu erkennen, daß die Lastreibscheibe 23 axial abgewinkelte Nasen 36 aufweist, die in entsprechende Aussparungen 27 in der Nabenscheibe 12 mit Spiel in Umfangsrichtung eingreifen. Gleichzeitig weist im vorliegenden Fall die Lastreibscheibe 23 ein Fenster zur Aufnahme der Feder 15 auf, welches umfangsmäßige Anschlagkanten 29 aufweist, die den entsprechenden Fenstern in den Deckblechen 10 und 11 entsprechen. Die Anordnung von Fenstern, Nasen und Aussparungen ist gem. 2 so getroffen, daß – ausgehend von der dargestellten Ruhestellung – bei festgehaltener Nabe 1 in Zugrichtung ein Verdrehwinkel α2 vorgesehen ist, in welchem sich die Lastreibscheibe bewegen kann, bis die Nasen 26 an der Aussparung anschlagen und die Federn 15 im Fenster der Nabenscheibe 12 zur Anlage kommen. Entgegen der Zugrichtung ist die gleiche Situation über einen Winkel von α1 durchführbar.
  • Wie aus 1 ersichtlich, ist die Lastreibscheibe 23 mit einer Beschichtung 34 versehen, die aus einem gleitgünstigen Material besteht, während der Grundkörper aus Metall hergestellt ist.
  • Gleichzeitig ist bei dieser Ausführungsform die Nabenscheibe 12 ebenfalls aus Metall hergestellt.
  • Unter Berücksichtigung der 6 wird nachfolgend die Funktion der Kupplungsscheibe 5 näher erläutert. 6 zeigt den Drehmomentenverlauf und den Reibkraftverlauf innerhalb des Wirkungsbereiches des Leerlaufsystems, wobei über dem Verdrehwinkel α das Drehmoment aufgetragen ist. Ausgehend von der Ruhestellung entsprechend 2 ist bei Belastung in Zugrichtung der Lastdämpfer als geschlossene Baueinheit anzusehen, d. h., daß die beiden Deckbleche 6 und 7 über die Federn 9 zusammen mit der Nabenscheibe 2 als Einheit gegenüber der Nabe 1 in Zugrichtung verdreht werden. Die Nabenscheibe 12 des Leerlaufsystems wird durch die Nabe 1 festgehalten und die beiden Deckbleche 10 und 11 werden von der Nabenscheibe 2 verdreht. Dies geschieht zuerst über eine flache Federkennlinie durch Belasten der Federn 14, wobei die niedrige Reibung zwischen der Beschichtung 34 der Lastreibscheibe 23 und der Nabenscheibe 12 wirksam ist, da die Lastreibscheibe 23 durch die höhere Reibkraft zwischen ihrem Metallgrundkörper und dem Deckblech 11 sowie über die Anschlagkanten 29 der Feder 15 mitgenommen wird. Dabei ist zu beachten, daß sich im Leerlaufsystem die Vorspannkraft der Feder 18 nicht bemerkbar macht, da über die Stützkanten 33 des Deckbleches 11 ein Freiraum geschaffen ist. Die Anpreßkraft zur Reibbeaufschlagung der Lastreibscheibe 23 stammt aus der Kraft der Feder 28, welche über das Deckblech 6, das Deckblech 7, den Reibring 21 und das Deckblech 11 eine Axialkraft ausübt auf die Nabenscheibe 12 unter Zwischenschaltung der Lastreibscheibe 23. Im ersten Verdrehwinkelbereich entsprechend α2 wird somit eine niedrige Reibung realisiert, die einerseits zwischen der Beschichtung 34 der Lastreibscheibe 23 und der Nabenscheibe 12 wirksam wird und andererseits aus einer Relativbewegung zwischen der Feder 28 und dem Lager 22 oder der Anlagefläche an der Verzahnung 4 resultiert. Diese niedrige Reibung ist in 6 strichpunktiert dargestellt. Nach dem Zurücklegen des Winkels α2 kommt einerseits die Nase 26 an der entsprechenden Kante der Aussparung 27 der Nabenscheibe zur Anlage und gleichzeitig kommt die Feder 15 an der entsprechenden Kante des Fensters 31 ebenfalls in der Nabenscheibe 12 zur Anlage. Damit ändert sich einmal die Steigung des Drehmomentverlaufes, es gibt einen Knick in der Drehmomentkennlinie. Zum anderen steigt die Reibung sprungartig auf einen größeren Wert entsprechend der gestrichelten Kennlinie, da nunmehr die höhere Reibung Metall auf Metall zwischen der Lastreibscheibe 23 und dem Deckblech 11 wirksam wird. Bei Drehrichtungsumkehr innerhalb der steileren Federkennlinie des Leerlaufsystems bzw. beim Zurückfahren aus dem Zugbereich in das Leerlaufsystem hinein wird ebenfalls sofort die hohe Reibkraft aufgebaut, da die Feder 15 während ihrer Entspannungsphase mit einem Ende die entsprechende Anschlagkante 29 in der Lastreibscheibe 23 solange fixiert hält, bis die restliche Federvorspannung der Feder 15 unter den Wert der Reibkraft zwischen Lastreibscheibe 23 und Deckblech 11 fällt. An dieser Stelle ist ein Sprung in der Reibkraft vom hohen auf den niedrigen Wert vorhanden und daran anschließend ist lediglich der niedrigere Reibungswert wirksam. Bei Belastung der Kupplungsscheibe in Schubrichtung findet genau der gleiche Vorgang statt. Im vorliegenden Fall ist aus den 6 und 2 ersichtlich, daß die Verteilung von der Mittelstellung aus unsymmetrisch erfolgt. Dies ist lediglich eine Auslegungsangelegenheit, es kann auch eine völlig symmetrische Wegverteilung stattfinden. In jedem Falle ist ein freier Verdrehwinkel α3 um die neutrale Mittelstellung herum vorgesehen, der sich aus den beiden Winkeln α1 und α2 zusammensetzt und in dem lediglich die niedrige Reibkraft wirksam ist. Diese beiden Winkel α3 sind gegeneinander verschoben, da bei Drehrichtungsumkehr von größeren Verdrehwinkeln zu kleineren Verdrehwinkeln hin die Feder 15 mit einer geringen Restvorspannung belegt bleibt, die der Größe der höheren Reibkraft zwischen Lastreibscheibe 23 und Deckblech 11 entspricht.
  • Eine Variante zur bisher beschriebenen Konstruktion ist in den 3 und 5 dargestellt. Entspr. 3 ist die Lastreibscheibe 24 des Leerlaufsystems komplett aus Metall hergestellt, während die Nabenscheibe 13 als Kunststoffteil ausgeführt ist. Auf diese Weise kann ebenfalls zwischen der Lastreibscheibe 24 und der Nabenscheibe 13 eine geringere Reibung realisiert werden als zwischen der Lastreibscheibe und dem Deckblech 11. Dabei ist die Nabenscheibe 13 etwa L-förmig ausgebildet und mit dem Schenkelbereich über eine drehfeste Verzahnung auf die im Durchmesser verringerte Verzahnung 4 der Nabe 1 aufgesetzt. Gleichzeitig ist die Nabenscheibe 13 an einem Absatz 32 der Verzahnung 4 axial angelegt – zur Übertragung der Stützkraft der Feder 28. Als weiterer Unterschied ist bei der Konstruktion gem. 3 vorgesehen, daß die Lastreibscheibe 24 allein über die Nasen 26 und die Aussparungen 27 angesteuert wird. Der Unterschied in der Entwicklung der Reibkraft geht aus 5 hervor, und zwar wird jedesmal bei Drehrichtungsumkehr zuerst über den Winkelbereich α3 die niedrige Reibung realisiert und erst daran anschließend der Einsatz der höheren Reibung kommen. Dies ist dadurch bedingt, daß die Mitnahme der Lastreibscheibe 24 allein durch die höhere Rei bung gegenüber dem Deckblech 11 erfolgt, sofern die Nasen 26 in den Aussparungen 27 freie Bewegungsmöglichkeit vorfinden. Auch bei dieser Konstruktion wird – wie bei der vorher beschriebenen – über den Verdrehwinkel des Leerlaufbereiches stufenweise ein Reibkraftsprung erzeugt. Entsprechend der Konstruktion von 3 ist hierbei der technische Aufwand besonders gering. Der Sprung in der Reibkraft ist dabei abhängig von den realisierbaren Reibbeiwerten zwischen der Lastreibscheibe und dem Deckblech einerseits sowie der Nabenscheibe andererseits.
  • Die beschriebene Konstruktion weist eine sehr geringe axiale Baubreite auf und kann mit wenigen Einzelteilen eine abgestufte Reibkraft im Leerlaufbereich realisieren, bei der große Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Abstimmung gegeben sind.

Claims (5)

  1. Kupplungsscheibe, insbesondere für Reibungskupplungen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Last- und einem Leerlaufdämpfer, wobei der Lastdämpfer aus einer Nabenscheibe besteht, die mit Spiel in Umfangrichtung entsprechend dem Wirkungsbereich des Leerlaufdämpfers auf einer Verzahnung der gemeinsamen Nabe angeordnet ist, aus zu beiden Seiten angeordneten Deckblechen, die drehfest untereinander verbunden und auf Abstand gehalten sind und von denen eines die Reibbeläge trägt, aus Torsionsfedern in Fenstern von Nabenscheibe und Deckblechen, wobei zwischen der Nabenscheibe und dem einen Deckblech der Leerlaufdämpfer angeordnet ist, dessen beide Deckbleche drehfest mit der Nabenscheibe des Lastdämpfers verbunden sind, indem Nasen des von der Nabenscheibe des Lastdämpfers beabstandeten Deckbleches des Leerlaufdämpfers ohne Spiel in Umfangsrichtung durch Öffnungen bzw. Aussparungen im nabenseitigen Deckblech und in die Nabenscheibe eingreifen und sich über Stützkanten axial am nabenseitigen Deckblech abstützen, und auf der dem Leerlaufdämpfer gegenüberliegenden Seite der Nabenscheibe zwischen dieser und dem entsprechenden Deckblech eine axial wirkende Feder für eine Reibeinrichtung des Lastbereiches angeordnet ist, die die axiale Abstützung der Stützkanten aufrechterhält und der Leerlaufdämpfer nur im Leerlaufbereich wirksam ist und der Lastdämpfer beim Überschreiten des Leerlaufbereiches wirksam wird, und je eine Federeinrichtung und mindestens eine Reibeinrichtung pro Dämpfer vorgesehen ist, wobei ferner der Leerlaufdämpfer aus einer Nabenscheibe besteht, die drehfest auf einer gemeinsamen Nabe aufgesetzt ist, aus zu beiden Seiten der Nabenscheibe angeordneten Deckblechen, die vom Ausgangsteil des Lastdämpfers angesteuert werden, sowie von Federn in Fenstern von Nabenscheibe und Deckblechen und einer Lastreibscheibe zwischen der Nabenscheibe und einem der beiden Deckbleche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastreibscheibe (23, 24) durch Axialeinspannung mit einer Seite direkt in Reibkontakt mit der Nabenscheibe (12, 13) des Leerlaufdämpfers und mit der anderen Seite direkt in Reibkontakt mit dem einen Deckblech (11) des Leerlaufdämpers steht, wobei die Reibpaarungen auf beiden Seiten unterschiedliche Reibbeiwerke aufweisen und mit axial abgewinkelten Nasen (26) in umfangsmäßig größere Aussparungen (27) der Nabenscheibe (12, 13) eingreift und gegenüber dieser einen kleineren Reibbeiwert aufweist und dass zur Reibkrafterzeugung für den Leerlaufdämpfer radial innerhalb der Feder (18) für die Reibkrafterzeugung im Lastbereich eine weitere Feder (28) angeordnet ist, die sich am Deckblech (6) des Lastdämpfers und an einer Kante der Nabe (1) abstützt und die Nabenscheibe (12, 13) des Leerlaufdämpfers an der Nabe sich axial anlegt.
  2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastreibscheibe (23) und die Nabenscheibe (12) aus Metall bestehen und die Lastreibscheibe auf der der Nabenscheibe zugewandten Seite mit einem Material (34) beschichtet ist, welches einen niedrigeren Reibbeiwert aufweist als Metall.
  3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabenscheibe (13) als Kunststoffteil ausgeführt ist und die Lastreibscheibe (24) aus Metall besteht.
  4. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der freien Verdrehwinkel (alpha 3) zwischen den Nasen (26) der Lastreibscheibe (23, 24) und den umfangsmäßigen Begrenzungen der Aussparungen (27) der Nabenscheibe (12, 13) kleiner ausgeführt sind als das Spiel in der Verzahnung (4) zwischen der Nabenscheibe (2) des Lastdämpfers und der gemeinsamen Nabe (1).
  5. Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche l bis 4, bei welcher der Leerlaufdämpfer wenigstens zwei Federn aufweist, die nacheinander zum Einsatz kommen, indem ein Fenster in der Nabenscheibe umfangsmäßig größer ausgeführt ist als ein anderes, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastreibscheibe (23, 24) zumindest ein Fenster (Anschlagkante 29) aufweist, welches mit derjenigen Feder (15) zusammenwirkt, welche im umfangsmäßig größeren Fenster (31) der Nabenscheibe (12) angeordnet ist und das Fenster umfangsmäßig der Ausdehnung der in die Fenster der Deckbleche (10, 11) eingesetzten Feder entspricht.
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