JP2018525588A - 遠心振り子を備えるクラッチディスク - Google Patents

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Abstract

本発明は、クラッチディスク(1)であって、ねじり振動ダンパ(4)を備え、ねじり振動ダンパ(4)は、入力部(2)と、出力部(3)と、周方向で入力部(2)と出力部(3)との間に作用可能に配置されるばね装置(16)とを有し、ばね装置(16)は、順に接続され、中間フランジ(15)により分けられる第1および第2のばね要素(17,18)から形成されており、さらに遠心振り子(5)を備え、遠心振り子(5)は、クラッチディスク(1)の回転軸線(d)を中心として配置される振り子質量体支持体(23)と、振り子軌道上を揺動可能に振り子質量体支持体(23)に取り付けられ、周囲に分配配置される複数の振り子質量体(30)とを有する、クラッチディスク(1)に関する。ねじり振動ダンパ(4)および遠心振り子(5)の絶縁作用を改善すべく、あるいは求められた用途により良好に適合させるべく、振り子質量体支持体(23)は、相対回動不能に中間フランジ(15)に連結されているとともに、出力部(3)上にセンタリングされて取り付けられている。

Description

本発明は、クラッチディスクであって、ねじり振動ダンパを備え、ねじり振動ダンパは、入力部と、出力部と、周方向で入力部と出力部との間に作用可能に配置されるばね装置とを有し、ばね装置は、順に接続され、中間フランジにより分けられる第1および第2のばね要素から形成されており、さらに遠心振り子を備え、遠心振り子は、クラッチディスクの回転軸線を中心として配置される振り子質量体支持体と、振り子軌道上を揺動可能に振り子質量体支持体に取り付けられ、周囲に分配配置される複数の振り子質量体とを有する、クラッチディスクに関する。
入力部と出力部との間に配置され、中間フランジを介して直列に接続されている第1および第2のばね要素を有するねじり振動ダンパを備えるクラッチディスクは、例えば独国特許出願公開第102008039630号明細書において公知である。
さらに、本件出願時には未公開の独国特許出願第102014219271.4号からは、遠心振り子の複数の振り子質量体が揺動可能にかつ周囲に分配されて両側に配置されている1つの振り子フランジが、ねじり振動ダンパの出力部に結合されているクラッチディスクが公知である。この公知のクラッチディスクの場合、第1のばね要素を有するメインダンパと、第2のばね要素を有するアイドルダンパとが、直列に接続されている。この場合、ばね要素を付勢するフランジ部は、それぞれ別々に、ハブに回転伝達可能に結合されている。
さらに、本件出願時には未公開の独国特許出願第102014206154.7号には、クラッチディスクであって、クラッチディスクのハブに相対回動不能に配置される遠心振り子を備え、遠心振り子は、2つの側部から形成される振り子質量体支持体を有し、軸方向で両側部間には、周囲に分配された複数の振り子質量体が揺動可能に取り付けられており、ラジアルクッションにより半径方向で弾性的に支持されている、クラッチディスクが公知である。
本発明の課題は、ねじり振動ダンパと遠心振り子とを備えるクラッチディスクを有利に発展させることである。特に、ねじり振動に対するクラッチディスクの振動絶縁を改善する。特に、計画された用途へのクラッチディスクの適合を改善する。
上記課題は、請求項1に係る発明により解決される。請求項1に従属する請求項は、請求項1に係る発明の有利な実施の形態を示している。
提案するクラッチディスクは、摩擦クラッチで使用することが予定されている。摩擦クラッチは、パワートレーンの遮断クラッチとして内燃機関とトランスミッションとの間で用いられることができる。摩擦クラッチは、ハイブリッド型のパワートレーンや、手動でシフトされるトランスミッションまたはシフトが自動化されたトランスミッションを有するパワートレーンで使用可能である。本発明の意味で、提案するクラッチディスクを有する摩擦クラッチには、フライホイール、特にデュアルマスフライホイールと、摩擦クラッチと、提案するクラッチディスクとを特に構成ユニットとして有するトルク伝達装置が含まれていることを明記しておく。特にトルク伝達装置内では、提案するクラッチディスクを用いた減衰コンセプトが実現可能であり、この減衰コンセプトでは、一次はずみ質量体と二次はずみ質量体との間に、摩擦クラッチと、少なくとも1つのねじり振動ダンパと、少なくとも1つの遠心振り子とが設けられており、1つのねじり振動ダンパと1つの遠心振り子とは、提案するようにクラッチディスク内に配置されている。
これに加え、回転軸線、例えば摩擦クラッチの回転軸線回りに回動可能に配置される提案するクラッチディスクは、入力部と出力部とを有するねじり振動ダンパ、例えばトーショナルバイブレーションダンパを含む。周方向で入力部と出力部との間には、ばね装置が作用するように配置されている。入力部は、好ましくは半径方向外側に、摩擦クラッチの対応する相手側摩擦面と摩擦結合を形成する摩擦フェーシングを取り付けており、これにより、フェーシング支持体として用いられる。入力部は、フランジ部として形成される単一のフェーシング支持体から形成されていてもよい。入力部は、軸方向で間隔を置いた、互いに例えばスペーサピンによって結合される2つのフランジ部から形成されていてもよい。この場合、両フランジ部の一方がフェーシング支持体として形成されている。入力部は、ばね装置を入力側で付勢する。出力部は、軸、例えばトランスミッション入力軸に回転伝達可能に結合されるハブと、ハブに回動遊びを伴ってまたは回動遊びなしに結合される少なくとも1つのフランジ部とから形成されていてもよい。回動遊びが設けられている場合、回動遊びの回動角にわたって少なくとも1つのフランジ部とハブとの間に別のばね装置がアイドルダンパとして作用するように配置されていてもよい。少なくとも1つの出力側のフランジ部は、軸方向で単一の入力側のフランジ部、例えばフェーシング支持体の隣に配置されることができる。軸方向で間隔を置いた2つの入力側のフランジ部が設けられている場合は、単数または複数の出力側のフランジ部を、軸方向で両入力側のフランジ部間に配置することができる。この少なくとも1つのフランジ部は、ばね装置を出力側で付勢し、その結果、入力部と出力部とが互いに回動したとき、ばね装置のばね要素は、圧縮され、エネルギを吸収し、反対方向に回動したとき、再びエネルギを放出する。入力部と出力部との間の相対回動の少なくとも一部にわたって、摩擦装置が作用するように設けられていてもよい。
ばね装置は、順に接続される少なくとも2つのばね要素から形成されており、2つのばね要素間には、1つの中間フランジが配置されている。この場合、第1のばね要素は、出力部と中間フランジとにより付勢され、第2のばね要素は、中間フランジと出力部とにより付勢されることができる。中間フランジは、軸方向で2つの出力側のフランジ部間に配置されることができ、出力側のフランジ部が1つしかない場合は、軸方向でこの出力側のフランジ部に隣接して配置されることができる。
有利な一実施例において、第1および第2のばね要素は、中間蓄力器を介在させて2つの出力側のフランジ部間に配置されている。出力側のフランジ部は、回動遊びを伴ってハブに取り付けられている。トルク方向(ドライビング負荷またはコースティング負荷)に応じて、入力部は、両出力側のフランジ部の一方を付勢し、この一方の出力側のフランジ部は、フランジ部とハブとの間の、回動遊びを伴って形成される歯列から周方向で持ち上がる一方、他方のフランジ部は、ばね装置を介して伝達されたトルクを、歯列を介してハブに伝達する。
ばね要素は、周囲に配置される圧縮コイルばね、皿ばねセット、エラストマーブロックおよび/またはこれに類するものから形成することができる。複数の圧縮コイルばねが、半径方向で入れ子状に構成されており、これにより、1つのばね要素を形成していてもよい。入れ子状に構成された圧縮コイルばねは、入力部および出力部の回動角に対するばね要素のばね力の多段のばね特性線を形成すべく、異なる長さに形成されていてもよい。これとは異なりまたはこれに加えて、半径方向で入れ子状に構成された複数の圧縮コイルばねを付勢する、入力部、出力部および/または中間フランジの複数の付勢装置は、それぞれ異なる周方向長さで配置されていてもよく、その結果、入れ子状に構成された圧縮コイルばねの一部は、圧縮コイルばねの他の部分よりも小さい回動角で付勢される。第1および第2のばね要素あるいはこれらに属する圧縮コイルばねは、同じ剛性を有していてもよいし異なる剛性を有していてもよい。第1および第2のばね要素の剛性を異なったものに形成することは、特にドライビング方向およびコースティング方向でクラッチディスクに課される要求が異なる場合、有利なことがある。
提案する遠心振り子は、クラッチディスクの回転軸線を中心として配置される振り子質量体支持体を有する。振り子質量体支持体には、振り子軌道上を揺動可能に複数の振り子質量体が取り付けられており、これらの振り子質量体は、周囲に分配配置されている。振り子質量体支持体は、振り子フランジとして形成することができる。振り子フランジの両側には、複数の振り子質量体が取り付けられており、軸方向で互いに反対側に位置する振り子質量体は、振り子フランジに貫通係合する結合手段によって互いに結合され、振り子質量体ユニットを形成している。あるいは、振り子質量体支持体は、軸方向で隣り合って配置される2つの側部、好ましくは、軸方向で隣り合って配置され、互いに結合される2つの側部から形成されていてもよい。両側部は、軸方向に広がる振り子区域を有し、振り子区域内には、振り子質量体が揺動可能に取り付けられている。提案するクラッチディスクは、相対回動不能に中間フランジに連結された振り子質量体支持体を有する遠心振り子を備える。振り子質量体支持体と、振り子質量体支持体に結合される中間フランジとをセンタリングすべく、振り子質量体支持体は、出力部上にセンタリングされて取り付けられている。その際、有利には、中間フランジは、その小さな質量慣性モーメントにより減衰される。
クラッチディスクの有利な一実施の形態によれば、出力部のハブに軸方向の領域、例えば付設部が設けられており、この軸方向の領域に、振り子質量体支持体が制限された範囲で回動可能にかつセンタリングされて取り付けられている。
振り子質量体支持体と出力部、例えば出力部のハブとの間には、摩擦スリーブが配置されていてもよい。摩擦スリーブは、振り子質量体支持体またはハブに相対回動不能に配置され、摩擦スリーブに対して回動可能な相手側摩擦面とともに摩擦装置を形成することができる。摩擦スリーブに代えて、振り子質量体支持体と出力部との間の摩擦を減じる滑動スリーブが設けられていてもよい。あるいは、転がり軸受または滑り軸受が、振り子質量体支持体と出力部との間に設けられていてもよい。
クラッチディスクの有利な一実施の形態によれば、ねじり振動ダンパと遠心振り子とは、軸方向で隣り合って配置されていてもよい。代替的な一実施の形態において、ねじり振動ダンパと遠心振り子とは、入れ子状に形成されていてもよい。例えば中間フランジは、振り子質量体支持体として形成することができる。この場合、遠心振り子の振り子質量体は、ねじり振動ダンパのばね要素の半径方向外側または半径方向内側に配置されることができる。あるいは、振り子質量体は、軸方向でばね要素に隣接して略同じ直径に配置されていてもよい。
ねじり振動ダンパと遠心振り子とが軸方向で隣り合って設けられた構造の場合、振り子質量体支持体は、軸方向で方向付けられたスペーサピンであって、入力部、特にフェーシング支持体のフランジ部、特にフェーシング支持体に貫通係合するスペーサピンにより、中間フランジに結合されていてもよい。スペーサピンの貫通係合は、中間フランジと入力部との間の相対回動を可能にするために、入力部の空所、例えば湾曲した長穴において実施される。この場合、空所の周囲を画定する内壁とスペーサピンの当接は、入力部と出力部との間の回動角を制限することができる。
特にクラッチディスクが停止しているとき、または低い回転数で回転しているとき、回転軸線に関して半径で存在する振り子質量体が、半径方向内向きに変位することを阻止すべく、振り子質量体は、半径方向で作用するばね要素、例えば圧縮コイルばねによって振り子質量体支持体に対して支持されていてもよい。
提案する遠心振り子は、例えば、本件出願時には未公開の、ただし、この記載をもってそのすべての記載内容を本件に組み込んだものとする独国特許出願第102014206254.7号に類似して形成されていてもよい。これとは異なり、この遠心振り子は、出力部のハブ上に回動可能にセンタリングされており、ハブに相対回動不能には結合されていない。この点では、提案する遠心振り子は、中間フランジに配設されており、出力部には配設されていない。
本発明について、図1ないし4に示した実施例を参照しながら詳しく説明する。
提案するクラッチディスクの一実施例の断面図である。 図1のクラッチディスクの断面図である。 図1および2のクラッチディスクの分解立体図である。 提案するクラッチディスクの原理回路図である。
図1は、回転軸線dを中心として配置され、入力部2および出力部3ならびに入力部2と出力部3との間に配置されるねじり振動ダンパ4を備えるクラッチディスク1と、遠心振り子5とを断面図で示している。
入力部2は、軸方向で間隔を置いた2つのフランジ部6,7から形成されている。本実施の形態では、フランジ部6は、フェーシング支持体として用いられ、半径方向外側に摩擦フェーシング8を取り付けている。フランジ部6,7は、スペーサピン9により堅固に互いに結合されている。
出力部3は、2つのフランジ部10,11から形成されており、両フランジ部10,11は、歯列13により、所定の回動遊び14を形成しつつ、回転を伝えることができるようにハブ12に結合されている。軸方向で両フランジ部10,11間には、浮動式に中間フランジ15が配置されている。
ばね装置16は、第1のばね要素17と第2のばね要素18とから形成されている。第1のばね要素17および第2のばね要素18は、フランジ部10,11のそれぞれ一方と、中間フランジ15との間に取り付けられており、フランジ部10,11のそれぞれ一方と、中間フランジ15とにより周方向で付勢されている。ばね要素17,18は、図1に示した実施例では、入れ子状に構成された圧縮コイルばね19,20から形成されている。
出力側のフランジ部10,11には、入力部2または出力部3に導入されたトルクに応じて交互に力が加えられ、出力側のフランジ部10,11は、かかったトルクを、中間フランジ15を含むばね装置16を介して出力部3あるいは入力部2に伝達する。ドライビング期間中、トルクは、摩擦フェーシング8を介して入力部2に伝達される。入力部2のスペーサピン9は、一方のフランジ部10,11に当接し、その結果、この一方のフランジ部10,11は、ばね装置16を付勢する。ばね要素17,18と中間フランジ15とを介して、トルクは他方の出力側のフランジ部11,10に伝達され、この他方の出力側のフランジ部11,10は、歯列13に当接し、トルクをハブ12に伝達する。コースティング期間中、トルクは、反対にハブ12から摩擦フェーシング8に向かって伝達される。このために、一方のフランジ部11,10は、歯列13との当接によりトルクをばね要素17,18および中間フランジ15に伝達し、そして他方のフランジ部10,11に伝達する。この他方のフランジ部10,11は、スペーサピン9に当接し、その結果、スペーサピン9を介して、トルクはフランジ部6,7に、そして最終的に摩擦フェーシング8に伝達される。
フランジ部6,7は、プラスチックブシュ21,22を介挿してハブ12上にセンタリングされている。中間フランジ15は、ハブ12に対して浮動式に配置されている。中間フランジ15は、フランジ部10およびフランジ部6の空所24,25に軸方向で貫通係合するスペーサピン26により振り子質量体支持体23に堅固に結合されている。空所24,25は、中間フランジ15がフランジ部6,10に対して障害なく回動することができるように形成されている。
振り子質量体支持体23は、スペーサピン27により軸方向で間隔を置いて互いに結合される2つの側部28,29から形成されている。両側部28,29間には、周囲に分配配置される複数の振り子質量体30が取り付けられている。振り子質量体30は、それ自体は公知の形式で振り子軸受により振り子質量体支持体23に対して、遠心力が働く場において揺動するように取り付けられており、回転数適応型のねじり振動動吸振器を形成している。側部28,29の内周部には、例えばプラスチックから製造される摩擦スリーブ31が取り付けられており、摩擦スリーブ31により振り子質量体支持体23は、ハブ12の軸方向の付設部32上にセンタリングされ、制限された範囲で回動可能に取り付けられている。中間フランジ15は、浮動式に取り付けられ、スペーサピン26を介して同じくハブ12上にセンタリングされている。
振り子質量体30は、遠心力が十分であるとき、半径方向外向きに加速され、その振り子軸受によって揺動可能に側部28,29に支持される。クラッチディスク1の回転数が低く、遠心力が減少するとき、あるいはクラッチディスク1が停止していて、遠心力がゼロであるとき、それぞれ回転軸線dに関して半径方向で存在する振り子質量体30は、半径方向内向きに支持される。このために、振り子質量体30は、半径方向で作用するばね要素33、例えば圧縮コイルばねによって半径方向内向きに支持されている。
遠心振り子5は、振動絶縁されてばね要素17,18間に取り付けられているため、振り子質量体30以外の関連する質量慣性モーメントは、振り子質量体支持体23、スペーサピン26,27および中間フランジ15によってのみ形成される。
図2は、図1のクラッチディスク1を断面図で示している。入力部2からは、フランジ部6のみが、摩擦フェーシング8およびスペーサピン9とともに示してある。スペーサピン9は、そのうちの一部が周方向遊びを伴って中間フランジ15の空所34に貫通係合するとともに、それぞれ、トルク方向で、出力側のフランジ部10,11用のストッパ35、図示の運転位置ではフランジ部11用のストッパ35を形成している。フランジ部10と中間フランジ15との間およびフランジ部11と中間フランジ15との間には、直径方向で互いに反対側に位置し、圧縮コイルばね19,20から形成されているそれぞれ2つのばね要素17,18が、例えば軽く予圧を加えた状態で取り付けられている。フランジ部10,11は、回動遊びを有する歯列13によって回転伝達可能にハブ12に取り付けられている。中間フランジ15は、スペーサピン26によって遠心振り子5(図1)の不可視の振り子質量体支持体23に堅固に結合されている。
図3は、遠心振り子5を備えるクラッチディスク1を分解立体図で示している。遠心振り子5は、振り子質量体支持体23と振り子質量体30とから形成されている。振り子質量体支持体23は、スペーサピン26によって互いに軸方向で間隔を置いて結合された2つの側部28,29から形成されている。振り子質量体30は、半径方向内向きにばね要素33により支持されている。側部28,29に取り付けられた摩擦スリーブ31により、振り子質量体支持体23は、ハブ12の軸方向の付設部32にセンタリングされて取り付けられている。遠心振り子5は、スペーサピン26によって堅固に中間フランジ15に結合されている。出力側のフランジ部10,11は、中間フランジ15の側面に位置し、回動遊びを伴ってハブ12の歯列13に取り付けられている。ばね要素17,18は、両フランジ部10,11のそれぞれ一方と、中間フランジ15との間に伸縮可能に取り付けられており、圧縮コイルばね19,20から形成されている。摩擦フェーシング8を有するフランジ部6と、フランジ部7とは、スペーサピン9により互いに結合されており、プラスチックブシュ21,22によりハブ12上にセンタリングされている。
図4は、図1ないし3のクラッチディスク1の原理回路図である。クラッチディスク1のドライビング期間中、摩擦クラッチと摩擦フェーシングとを介してクラッチディスク1に矢印36方向で入力されたトルクは、入力部2からストッパ35を介してフランジ部10に伝達される。フランジ部10は、ハブ12の歯列13から持ち上がり、ばね要素17と中間フランジ15とばね要素18とを含むばね装置16を付勢する。ばね要素17,18の剛性は、同じであってもよいし異なっていてもよい。ばね要素17,18の特性線は、単段であってもよいし多段であってもよい。トルクは、フランジ部11に伝達される。フランジ部11は、歯列13においてハブ12と形状結合し、その結果、矢印37方向で、ねじり振動ダンパ4と遠心振り子5とにより振動絶縁されたトルクが、トランスミッション入力軸に伝達される。クラッチディスク1の回転軸線に対して垂直な一平面内で双方向矢印38に沿って振動する振り子質量体30を有する遠心振り子5は、遠心振り子5の振り子質量体支持体および中間フランジ15の小さな質量の結果、小さな質量慣性モーメントを有する、あるいは揺動しない質量に対する振り子質量体30の有利な質量比を有する。入力部2とハブ12との間には、摩擦装置39が設けられており、摩擦装置39は、例えば振り子支持体とハブ12との間に配置される摩擦スリーブによって形成することができる。矢印36,37とは反対方向のコースティング方向では、ハブ12は、フランジ部11を連れ動かし、ばね装置16を付勢する。ばね装置16を介して導入されたトルクは、フランジ部10によりストッパ35を介して入力部2に伝達される。
1 クラッチディスク
2 入力部
3 出力部
4 ねじり振動ダンパ
5 遠心振り子
6 フランジ部
7 フランジ部
8 摩擦フェーシング
9 スペーサピン
10 フランジ部
11 フランジ部
12 ハブ
13 歯列
14 回動遊び
15 中間フランジ
16 ばね装置
17 ばね要素
18 ばね要素
19 圧縮コイルばね
20 圧縮コイルばね
21 プラスチックブシュ
22 プラスチックブシュ
23 振り子質量体支持体
24 空所
25 空所
26 スペーサピン
27 スペーサピン
28 側部
29 側部
30 振り子質量体
31 摩擦スリーブ
32 付設部
33 ばね要素
34 空所
35 ストッパ
36 矢印
37 矢印
38 双方向矢印
39 摩擦装置
d 回転軸線

Claims (10)

  1. クラッチディスク(1)であって、
    ねじり振動ダンパ(4)を備え、該ねじり振動ダンパ(4)は、入力部(2)と、出力部(3)と、周方向で前記入力部(2)と前記出力部(3)との間に作用可能に配置されるばね装置(16)とを有し、前記ばね装置(16)は、順に接続され、中間フランジ(15)により分けられる第1および第2のばね要素(17,18)から形成されており、
    さらに遠心振り子(5)を備え、該遠心振り子(5)は、前記クラッチディスク(1)の回転軸線(d)を中心として配置される振り子質量体支持体(23)と、振り子軌道上を揺動可能に前記振り子質量体支持体(23)に取り付けられ、周囲に分配配置される複数の振り子質量体(30)とを有する、
    クラッチディスク(1)において、
    前記振り子質量体支持体(23)は、相対回動不能に前記中間フランジ(15)に連結されているとともに、前記出力部(3)上にセンタリングされて取り付けられていることを特徴とする、クラッチディスク(1)。
  2. 前記ばね要素(17,18)は、2つの出力側のフランジ部(10,11)であって、出力側のハブ(12)に回動遊びを伴って取り付けられていて、それぞれ前記入力部(2)によりトルク方向に応じて交互に力が加えられる出力側のフランジ部(10,11)間に取り付けられており、前記中間フランジ(15)は、前記第1および第2のばね要素(17,18)間に取り付けられていることを特徴とする、請求項1記載のクラッチディスク(1)。
  3. 前記振り子質量体支持体(23)は、前記ハブ(12)上に制限された範囲で回動可能に取り付けられ、前記ハブ(12)上にセンタリングされていることを特徴とする、請求項2記載のクラッチディスク(1)。
  4. 前記振り子質量体支持体(23)と、前記出力部(3)、特に前記ハブ(12)との間に摩擦スリーブ(31)が配置されていることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載のクラッチディスク(1)。
  5. 前記ねじり振動ダンパ(4)と前記遠心振り子(5)とは、軸方向で隣り合って配置されていることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載のクラッチディスク(1)。
  6. 前記振り子質量体支持体(23)は、軸方向で方向付けられたスペーサピン(26)であって、前記入力部(2)、特にフランジ部(6)、特に摩擦フェーシング(8)を取り付けるフランジ部(6)に貫通係合するスペーサピン(26)により、前記中間フランジ(15)に結合されていることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載のクラッチディスク(1)。
  7. 前記振り子質量体支持体は、両側に配置される複数の振り子質量体を有する振り子フランジとして形成されていることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載のクラッチディスク。
  8. 前記振り子質量体支持体(23)は、軸方向で隣接配置される2つの側部(28,29)から形成されており、両前記側部(28,29)は、振り子区域において軸方向で間隔を置いており、両前記側部(28,29)間に前記振り子質量体(30)を収容することを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載のクラッチディスク(1)。
  9. 前記振り子質量体(30)は、半径方向で作用するばね要素(33)により前記振り子質量体支持体(23)に対して支持されていることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載のクラッチディスク(1)。
  10. 前記第1および第2のばね要素(17,18)は、同じ剛性を有することを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項記載のクラッチディスク(1)。
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