1. Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine
elektromagnetische Kupplung, solch eine, wie sie zur Benutzung beim
Steuern der Leistungsübertragung von einem Kraftfahrzeugmotor zu
einem Kühlkompressor in einer Kraftfahrzeugklimaanlage benutzt
wird, und ganz insbesondere auf die Konstruktion eines
Antriebsmechanismus der elektromagnetischen Kupplung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
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Es wird Bezug genommen auf Figuren 1 und 2, eine Ausführungsform
einer elektromagnetischen Kupplung nach dem Stand der Technik ist
gezeigt. Zu Zwecken der Erläuterung nur wird die rechte Seite der
Figur 2 als das vordere Ende oder die Front und die linke Seite
von Figur 2 als das hintere Ende oder hinten bezeichnet. Eine
elektromagnetische Kupplung 10' soll mit einem Kühlkompressor in
einer Kraftfahrzeugklimaanlage verbunden werden. Ein
Kompressorgehäuse 11 ist mit einem vorspringenden, röhrenformigen Vorsprung
12 versehen, der einen Vorsprung einer Antriebswelle 13 des
Kompressors umgibt. Die Antriebswelle ist drehbar in dem
Kompressorgehäuse 11 durch Lager (nicht gezeigt) gelagert. Eine Achse X ist
die horizontale Achse, um die sich eine Nabe 24, eine Ankerplatte
26 und ein Kupplungsrotor 15 drehen.
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Der Kupplungsrotor 15 ist drehbar auf dem röhrenförmigen
Vorsprung 12 durch ein Lager 16 gelagert, das auf der äußeren
Oberfläche des röhrenformigen Vorsprunges 12 angebracht ist. Der
Kupplungsrotor 15 ist aus magnetischem Material, wie Stahl
gemacht und weist einen äußeren ringförmigen zylindrischen
Abschnitt 151, einen inneren ringförmigen zylindrischen Abschnitt
152 und einen axialen Endplattenabschnitt 153 auf, der den
äußeren und inneren zylindrischen Abschnitt 151 und 152 an dem axial
vorderen Ende verbindet. Ein ringförmiger U-förmiger Hohlraum 17
wird durch die Abschnitte 151, 152 und 153 definiert. Eine
Mehrzahl von V-förmigen Rillen 18 sind auf der äußeren
Umfangsoberfläche des äußeren ringförmigen zylindrischen Abschnittes 151 zum
Aufnehmen eines Riemens (nicht gezeigt) zum Koppeln des
Kompressors an den Ausgang des Kraftfahrzeugmotors (nicht gezeigt)
vorgesehen.
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Der axiale Endplattenabschnitt 153 enthält einen oder mehr
konzentrische Schlitze 19, die auf einem oder mehreren
konzentrischen Kreisen vorgesehen sind. Diese Schlitze 19 definieren eine
Mehrzahl von ringförmigen oder bogenförmigen magnetischen
Stükken, wobei die Oberflächen der Pole auf dem axialen
Endplattenabschnitt 153 liegen.
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Eine elektromagnetische Spule 20 ist in dem ringförmigen Hohlraum
17 des Kupplungsrotors 15 so vorgesehen, daß sie Magnetfluß
(nicht gezeigt) zum Anziehen der Ankerplatte 26 zu dem axialen
Endplattenabschnitt 153 des Rotors 15 liefert. Die Spule 20 ist
innerhalb eines ringförmigen magnetischen Gehäuses 21 mit einem
U-förmigen Querschnitt enthalten. Das Gehäuse 21 ist an einer
Tragplatte 22 befestigt, die an der axialen Endoberfläche des
Kompressorgehäuses 11 mit einer Mehrzahl von Nieten 221 gesichert
ist. Ein kleiner Luftspalt wird zwischen dein Spulengehäuse 21 und
dem Kupplungsrotor 15 aufrechterhalten.
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Der Rotor 13, die Spule 20, das Gehäuse 21 und das Lager 16
stellen im wesentlichen einen Antriebmechanismus 100 dar.
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Die Nabe 24 ist auf dem letzten Endabschnitt der Antriebswelle 13
vorgesehen. Die Nabe 24 weist ein röhrenförmiges Teil 241, das an
dem letzten Endabschnitt der Antriebswelle 13 durch zwangsweises
Einführen gesichert ist, und einen Flanschabschnitt 242, der sich
radial von dem axialen Ende des röhrenförmigen Teiles 241
erstreckt, auf. Die Relativrotation zwischen der Nabe 24 und der
Antriebswelle 13 ist durch einen Keil-Keilnut-Mechanismus 131
verhindert, der an dem letzten Endabschnitt der Antriebswelle
vorgesehen ist. Die Nabe 24 ist fest an dem letzten Endabschnitt
der Antriebswelle 13 durch eine aufgeschraubte Mutter 25 auf dem
äußersten axialen Endabschnitt der Antriebswelle 13 gesichert.
Eine ringförmige Beilagscheibe 132 ist zwischen einem
rückwärtigen Ende des röhrenförmigen Teiles 241 der Nabe 24 vorgesehen,
und eine ringförmige Rippe 132 ist an einer äußeren
Umfangsoberfläche des letzten Endabschnittes der Antriebswelle 13 zum
Einstellen
des später erwähnten axialen Luftspaltes "1" zwischen der
ringförmigen Ankerplatte 26 und dem axialen Endplattenabschnitt
153 des Rotors 15 gebildet. Der Flanschabschnitt 242 ist an das
röhrenförmige Teil 241 angeformt. Alternativ kann der
Flanschabschnitt 242 getrennt von dem röhrenförmigen Teil 241 gebildet
sein und dem röhrenförmigen Teil 241 durch jedes bekannte
Sicherungsverfahren, z.B. durch Schweißen befestigt sein.
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Die ringförmige Ankerplatte 26 ist aus magnetischem Material
zusammengesetzt, ist konzentrisch zu der Nabe 24 und ist dem
axialen Endplattenabschnitt 153 mit einem vorbestimmten axialen
Luftspalt "1" dazwischen zugewandt. Die Ankerplatte 26 ist elastisch
mit dem Flanschabschnitt 242 der Nabe 24 durch eine Mehrzahl von
Blattfedern 27 verbunden. Die Ankerplatte 26 enthält eine
Reibungsoberfläche 26a, die einer Reibungsoberfläche 153a des
axialen Endplattenabschnittes 153 des Rotors 15 und einem
konzentrischen Schlitz 261, die in konzentrischen Kreisen vorgesehen
sind, zugewandt ist. Eine Stopperplatte 28 und ein Ende einer
jeden Blattfeder 27 sind fest durch Nieten 29 an der äußeren
Oberfläche des Flanschabschnittes 242 durch ein Abstandsteil 30
hindurch gesichert. Das andere Ende einer jeden Blattfeder 27 ist
an der Ankerplatte 26 durch Nieten 31 zum Tragen der Ankerplatte
26 so befestigt, daß sie flexibel für eine axiale Bewegung
aufgrund der Biegung der Blattfedern 27 ist.
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Die Nabe 24, die Blattfedern 27, die Stopperplatte 28 und die
Ankerplatte 26 stellen im wesentlichen einen Antriebsmechanismus
200' dar.
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Wenn somit die elektromagnetische Spule 20 erregt wird, wird die
Ankerplatte 26 zu dem axialen Endplattenabschnitt 153 des Rotors
15 angezogen, und somit stehen die Reibungsoberflächen 26a und
153a miteinander in Eingriff. Die Antriebswelle 13 wird dann
zusammen mit dem Rotor 15 durch den Motorausgang über die
Blattfeder 27 und die Nabe 24 gedreht. Wenn die elektromagnetische Spule
20 nicht erregt wird, ist die Ankerplatte 26 von dem Rotor 15
aufgrund der Elastizität der Blattfedern 27 getrennt. Der Rotor
15 wird somit durch den Motorausgang gedreht, aber der Kompressor
wird nicht angetrieben.
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Da weiterhin bei dieser Ausführungsform nach dem Stand der
Technik das röhrenförmige Teil 241 der Nabe 24 fest an dem letzten
Endabschnitt der Antriebswelle 13 durch zwangsweises Einführen
gesichert ist, kann der angetriebene Mechanismus, insbesondere
das röhrenförmige Teil 241 der Nabe 24 kaum vom dem letzten
Endabschnitt der Antriebswelle 13 von Hand entfernt werden, nachdem
die Mutter 25 von dem äußersten axialen Endabschnitt der
Antriebswelle 13 entfernt worden ist.
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Daher muß ein Werkzeug 300, wie in Figur 3 gezeigt ist,
vorbereitet werden zum einfachen Abnehmen des röhrenförmigen Teiles 241
der Nabe 24 von dem letzten Endabschnitt der Antriebswelle 13.
Das Werkzeug 300 enthält eine L-förmige zylindrische Stahlstange
301, eine Stange 302 mit einem Schraubenabschnitt 302a, der
entlang ihrer gesamten Länge angeordnet ist, und eine kreisförmige
Platte 303 mit einem Gewindeloch 303a in ihrer Mitte. Ein
Endabschnitt der Stange 302 ist fest an einer Mitte eines längeren
geraden Abschnittes 301a der L-förmigen zylindrischen Stahlstange
301 durch irgendein Sicherungsverfahren, z.B. durch Schweißen
befestigt. Die Stange 302 wird durch das Gewindeloch 303a
geschraubt. Eine Mehrzahl von identischen elliptischen Schlitzen
303b sind durch die kreisförmige Platte 303 gebohrt. Die
identischen elliptischen Schlitze 303b sind radial in gleichen
Winkelabständen angeordnet. Bei dieser Ausführungsform nach dem Stand
der Technik sind drei identische Schlitze 303b durch die
kreisförmige Platte 303 gebohrt. Das Werkzeug 300 enthält weiter drei
identische Bolzen 304 mit einem Bolzenkopf 304a und einem
Schaftbereich 304b, der einen Schraubenabschnitt 304c entlang eines
Drittels seiner länge aufweist und lose durch jeden Schlitz 303b
durchstößt. Die radiale Bewegung des Bolzens 304 ist jedoch
innerhalb des Schlitzes 303b beschränkt und die axiale Bewegung des
Bolzen 304 ist durch den Bolzenkopf 304a und einen
Flanschabschnitt 304b beschränkt, der in der Mitte des Schaftbereiches
304b des Bolzens 304 gebildet ist.
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Es wird wieder auf Figuren 1 und 2 Bezug genommen, damit sie zur
Benutzung des Werkzeuges 300 dienen, sind eine Mehrzahl von
identischen Gewindelöchern 242a durch den Flanschabschnitt 242 der
Nabe 24 gebohrt. Bei dieser Ausführungsform des Standes der
Technik sind drei identische Gewindelöcher 242a durch den
Flanschabschnitt
242 gebohrt. Diese drei Gewindelöcher 242a sind in
gleichen Winkelabständen angeordnet. Weiterhin sind in
Ausrichtung mit den Löchern 242a identische drei Löcher 262 durch die
Stopperplatte 28 gebohrt.
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Bei der oben erwähnten Konstruktion des angetriebenen Mechanismus
wird das Werkzeug 300 auf die folgende Weise benutzt. Nachdem die
Mutter 25 von dem äußersten letzten Endabschnitt der
Antriebswelle 13 entfernt ist, wird zuerst die Bodenendoberfläche der Stange
302 in Kontakt mit der äußeren axialen Endoberfläche der
Antriebswelle 13 so gebracht, daß sie senkrecht zu einer äußeren
Endoberfläche der Stopperplatte 28 steht, dann wird der
Schraubenabschnitt 304c der Bolzen 304 gleichzeitig in jedes
Gewindeloch 242a durch jedes Loch 262 geschraubt. Als nächstes werden
der Schaftabschnitt 302a der Stange 302 weiter durch die
Gewindelöcher 303a durch Drehen des längeren geraden Abschnittes 301a
der L-förmigen zylindrischen Stahlstange 301 geschraubt, wodurch
die äußere axiale Endoberfläche der Antriebswelle 13 nach innen
geschoben wird. Schließlich wird der angetriebene Mechanismus,
insbesondere das röhrenförmige Teil 241 der Nabe 24 von dem
letzten Endabschnitt der Antriebswelle 13 mittels der relativen
axialen Bewegung zwischen der Antriebswelle 13 und der Nabe 24
entfernt.
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Bei dieser Ausführungsform nach dem Stand der Technik werden
jedoch Wassertropfen außerhalb der elektromagnetischen Kupplung
leicht durch die Löcher 262 und 242a zu dem Lager 16 geführt, das
auf der äußeren Oberfläche des röhrenförmigen Vorsprunges 12
angebracht ist. Daher wird die Korrosion des Lagers 16 beträchtlich
vergrößert, so daß die Lebensdauer der elektromagnetischen
Kupplung beträchtlich verringert wird.
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Folglich ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein inneres
Lagerelement einer elektromagnetischen Kupplung an einer erhöhten
Korrosion aufgrund von Wasser zu hindern, das von außerhalb der
elektromagnetischen Kupplung eintritt, wodurch eine Verringerung
der Lebensdauer der elektromagnetischen Kupplung ausgeschlossen
wird.
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Eine elektromagnetische Kupplung gemäß dieser Erfindung ist in
dem Anspruch angegeben.
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Figur 1 stellt eine Seitenansicht einer elektromagnetischen
Kupplung gemäß einer Ausführungsform des Standes der Technik dar.
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Figur 2 stellt eine vertikale Schnittansicht entlang der Linie
II-II von Figur 1 dar.
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Figur 3 stellt eine perspektivische Ansicht eines Werkzeuges dar,
das zum Abnehmen eines angetriebenen Mechanismus von einer
Antriebswelle benutzt wird.
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Figur 4 stellt eine Seitenansicht einer elektromagnetischen
Kupplung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dar.
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Figur 5 stellt eine vertikale Schnittansicht entlang der Linie
V-V von Figur 4 dar.
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Figur 6 stellt eine Seitenansicht einer elektromagnetischen
Kupplung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dar.
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Figur 7 stellt eine vertikale Schnittansicht entlang der Linie
VII-VII von Figur 6 dar.
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Es wird Bezug genommen auf Figuren 4 und 5, eine
elektromagnetische Kupplung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist gezeigt. Zu Zwecken der Erläuterung nur wird die
rechte Seite von Figur 5 als das vordere Ende oder Front und die
linke Seite von Figur 5 als das hintere Ende oder hinten
bezeichnet. In Figuren 4 und 5 werden die gleichen Bezugszeichen zum
Bezeichnen der entsprechenden Elemente, wie sie in Figuren 1 und
2 gezeigt sind, benutzt, so daß eine Erläuterung davon
weggelassen wird.
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Es wird Bezug genommen auf Figuren 4 und 5, ein angetriebener
Mechanismus 200 einer elektromagnetischen Kupplung enthält eine
Ankerplatte 26, eine kreisförmige Platte 280, die an einer Front
der Ankerplatte 26 angeordnet ist, eine Mehrzahl von identischen
Dämpferanordnungen 270, die an einer vorderen Endoberfläche der
kreisförmigen Platte 280 angeordnet sind, und eine ringförmige
Platte 40, die an einer hinteren Endoberfläche eines
Flanschabschnittes 242 einer Nabe 24 angeordnet ist. Die kreisförmige
Platte 280 weist einen flachen becherförmigen Bereich 281, der
eine Einsenkung 281a an seiner rückwärtigen Seite definiert, und
einen ringförmigen Bereich 282, der sich radial von einem Umfang
des flachen becherförmigen Bereiches 281 erstreckt, auf. Eine
hintere Endoberfläche des Ringförmigen Bereiches 282 steht in
Kontakt mit einer Endoberfläche der Ankerplatte 26 gegenüber
einer Reibungsoberfläche 26a. Eine hintere Endoberfläche des
flachen becherförmigen Bereiches 281 steht in Kontakt mit einer
äußeren axialen Endoberfläche des Flanschbereiches 242 der Nabe 24.
Die Dämpferanordnungen 270 sind an der vorderen Endoberfläche des
ringförmigen Bereiches 282 mit gleichen Winkelabständen
angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind drei identische
Dämpferanordnungen 270 an der vorderen Endoberfläche des ringförmigen
Bereiches 282 mit gleichen Winkelabständen angeordnet. Eine
Dämpferanordnung 270 enthält ein U-förmiges Gehäuse 271, das offen
nach vorn ist, ein ringförmiges elastisches Teil 272, zum
Beispiel ein Gummiteil, das in dem U-förmigen Gehäuse 271 vorgesehen
ist, und eine Niete 273 mit einem länglichen Flanschabschnitt
273a an ihrem forderen Ende. Das elastische Teil 272 ist an einer
inneren Oberfläche des Gehäuses 271 befestigt. Ein
Schaftabschnitt 273b der Niete 273 stößt axial durch das ringförmige
elastische Teil 272, einen Boden des Gehäuses 271 und die
Ankerplatte 26, und sie ist an ihrem hinteren Ende so verkeilt, daß sie
einen kleine komprimierende Deformation des Gummiteiles 272 in
einer axialen Richtung erzeugt. Ein verkeilter Abschnitt 273c an
dem hinteren Ende des Schaftabschnittes 273b der Niete 273 ist in
einem zylindrischen Hohlraum 26b vorgesehen, der in der
Reibungsoberfläche 26a der Ankerplatte 26 gebildet ist. Die kreisförmige
Platte 280 ist mit Löchern 283 versehen, die durch eine Mitte des
flachen becherförmigen Bereiches 281 so gebohrt sind, daß sie
einen letzten Endabschnitt einer Antriebswelle 13 durchstoßen.
Die Nabe 24 und die kreisförmige Platte 280 sind fest an dem
letzten Endabschnitt der Antriebswelle 13 durch eine
aufgeschraubte Mutter 25 auf dem äußersten axialen Endabschnitt der
Antriebswelle 13 gesichert.
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Wie zuvor bei der Ausführungsform nach dem Stand der Technik
erwähnt wurde, ist eine Mehrzahl von identischen Gewindelöchern
242a durch den Flanschabschnitt 242 der Nabe 24 gebohrt. Bei
dieser Ausführungsform sind drei identische Gewindelöcher 242a durch
den Flanschabschnitt 242 gebohrt. Diese dreh identischen
Gewindelöcher 242a sind in gleichen Winkelabständen angeordnet.
Ausgerichtet
mit den Löchern 242a sind drei identische Löcher 284
durch einen Umfangsabschnitt eines flachen becherförmigen
Bereiches 281 gebohrt. Diese Löcher 242a und 284 dienen zur Benutzung
des zuvor erwähnten Werkzeuges 300. Eine Weise der Benutzung des
Werkzeuges ist ähnlich der Weise, die bei der Ausführungsform vom
Stand der Technik beschrieben wurde, so daß eine Erläuterung
davon weggelassen wird.
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Die ringförmige Platte 40 ist an einer hinteren Endoberfläche des
Flanschabschnittes 242 der Nabe 24 so vorgesehen, daß sie eine
hintere Endöffnung der Löcher 242a abdeckt. Die ringförmige
Platte 40 und die kreisförmige Platte 280 sind fest durch Nieten 290
an der hinteren bzw. forderen Oberfläche des Flanschabschnittes
242 befestigt.
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Wenn bei dieser Konstruktion eine elektromagnetische Spule erregt
wird, wird die Ankerplatte 26 zu einem axialen
Endplattenabschnitt 153 eines Rotors 15 durch den magnetischen Fluß
angezogen, der durch Erregen der Spule 20 verursacht wird, und das
elastische Teil 272 wird weiter in die axiale Richtung
zusammengedrückt. Daher wird die Drehbewegung des Kraftfahrzeugmotors auf
die Antriebswelle 13 durch den Rotor 15, die Ankerplatte 26, die
Dämpferanordnung 270, die kreisförmige Platte 280 und die Nabe 24
übertragen. Wenn andererseits die Spule 20 nicht erregt ist, ist
die Ankerplatte 26 von dem axialen Endplattenabschnitt 153 des
Rotors 15 durch die Rückstellkraft des elastischen Teiles 272 zum
Aufrechterhalten eines kleinen Luftspaltes "1" zwischen der
Ankerplatte 26 und dem axialen Endplattenabschnitt 153 getrennt.
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In dem Moment, in dem die Ankerplatte 26 in Kontakt kommt mit dem
axialen Endplattenabschnitt 153 des Rotors 15, nimmt das
elastische Teil 272 die Auftreffkraft auf, die durch das Drehmoment
des U-förmigen Gehäuses 271 verursacht wird. Die Auftreffkraft
wird jedoch durch die axiale kompressive Verformung und die
Scheerverformung des elastischen Teiles 272 abgemildert.
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Da die ringförmige Platte 40 an einer hinteren Endoberfläche des
Flanschabschnittes 242 der Nabe 24 so vorgesehen ist, daß sie
eine hintere Endöffnung der Löcher 242a abdeckt, wird das von
außerhalb der elektromagnetischen Kupplung durch die Löcher 284
und 242a eintretende Wasser von der ringförmigen Platte 40
blokkiert. Dadurch wird ein Lager 16, das auf der äußeren Oberfläche
eines röhrenförmigen Vorsprunges 12 angebracht ist, daran
gehindert, einer übermäßigen Korrosion zu unterliegen, so daß die
Verringerung in der Lebensdauer der elektromagnetischen Kupplung
ausgeschlossen wird.
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Figuren 6 und 7 stellen eine elektromagnetische Kupplung gemäß
einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In
Figuren 6 und 7 werden die gleichen Bezugszeichen zum Bezeichnen
entsprechender Elemente benutzt, wie sie in Figuren 1 und 2
gezeigt sind, somit wird ihre Erläuterung weggelassen. Bei dieser
Ausführungsform enthält ein angetriebener Mechanismus 201 die
ringförmige Platte 40, die an einer hinteren Endoberfläche (nach
links in Figur 7) des Flanschabschnittes 242 der Nabe 24 so
vorgesehen ist, daß sie eine hintere Endöffnung von den
Gewindelöchern 242a abdeckt. Die ringförmige Platte 40 ist an der inneren
Oberfläche des Flanschabschnittes 242 befestigt, wenn eine
Stopperplatte 28 und ein Ende einer Blattfeder 27 fest durch Nieten
29 an der vorderen Endoberfläche des Flanschabschnittes 242 durch
ein Abstandsteil 30 hindurch befestigt sind.
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Der Effekt dieser Ausführungsform ist ähnlich zu dem Effekt der
ersten Ausführungsform, so daß eine Erläuterung davon weggelassen
wird.