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Reibscheiben-Geschwindigkeitswechselgetriebe
Es ist bekannt, dass viele der bisher nicht voll gelösten Probleme der Reibscheiben-Wechselgetriebe für mechanische Kraftübertragungen, die eine stufenlose Veränderung des Übertragungsverhältnisses schaffen, hauptsächlich auf dem Gebiete des Platzbedarfes sowie auf dem der Fertigungsnormung liegen und insbesondere auf der Notwendigkeit, eine einwandfreie Einstellung der Bauteile zu erzielen, die in Reibberührung miteinander liegen, um ein Gleiten und Wirkungsgradverluste infolge schlechter Berührung zu vermeiden.
So ist bereits ein Reibräder-Wechselgetriebe bekannt geworden, bei dem zwei kegelförmige Reibrollen gegen je eine Seite einer Planscheibe gedrückt werden und auf zwei zu dieser Planscheibe schräg gestellten Wellen angebracht sind, die in einem gemeinsamen Schlitten gelagert sind, der radial zur Planscheibe verstellt werden kann. Die schrägen Wellen sind mit Schraubenrädern versehen, die mit einem an der Antriebswelle fest aufsitzenden weiteren Schraubenrad im Eingriff stehen. Der Antrieb erfolgt über die Schraubenräder, die schrägen Wellen und die kegelförmigen Reibrollen auf die Planscheibe.
Bei einem andern Reibrad-Wechselgetriebe bekannter Bauart sind auf der Antriebswelle zwei im Abstand voneinander aufgekeilte Zahnräder vorgesehen, die mit je einem fliegend gelagerten, zu der Achse der Antriebswelle schräg stehenden Zahnrad kämmen, dessen senkrecht zur Drehachse stehende Oberflä- che kegelförmig ausgebildet ist, wobei die Neigung so gewählt ist, dass eine Erzeugende des Kegels in einer senkrecht zur Achse der Antriebswelle liegenden Ebene angeordnet ist. Zwischen den schräg stehenden Zahnrädern ist eine Reibscheibe vorgesehen, deren Achse parallel zur Achse der Antriebswelle liegt.
Die schräg stehenden Zahnräder wälzen sich mit ihrer konischen Oberfläche auf einer zwischen ihnen achsparallel zur Antriebswelle liegenden Reibscheibe ab, gegen die sie durch Federkraft angedrückt werden. Die Reibscheibe überträgt die ihr durch die schräg liegenden Zahnräder erteilte Drehung über Reibräder und/oder Zahnräder auf die Abtriebswelle.
Weiters ist ein Reibrad-Wechselgetriebe bekannt, bei dem zwei von der Antriebsscheibe mitgenommene Reibräder federnd gegen eine zwischen ihnen achsparallel liegende radial verstellbare Scheibe angedrückt sind, welche die ihr erteilte Drehung über eine zweite, mit ihr auf einer gemeinsamen Welle fest aufsitzende Scheibe und zwei je an einer Seite dieser Scheibe angreifende Reibräder auf die Antriebswelle überträgt.
Es ist auch ein Reibscheibengetriebe bekannt geworden. dessen treibende und getriebene Welle einen Winkel miteinander bilden und Reibscheiben tragen, deren Drehung durch ein lose drehbar gelagertes Übertragungsglied von der treibenden auf die getriebene Reibscheibe übertragen wird. Bei diesem Getriebe verlaufen die aussen liegenden Mantellinien der kegelförmigen Reibscheiben parallel oder annähernd parallel zueinander, wobei ein verstellbarer, lose drehbar gelagerter Übertragungsring mit seiner Seitenfläche gegen die Reibscheiben angedrückt wird.. Die Drehachse des Ringes ist zu den an ihm anliegenden Mantellinien der beiden Kegelscheiben geneigt und die Lauffläche des Übertragungsringes entsprechend doppelkegelförmig ausgebildet.
Schliesslich ist ein Reibscheibengetriebe mit koaxial liegender Antriebs- und Abtriebswelle bekannt geworden, deren einander zugewendete Enden mit je einer stirnseitigKegelform aufweisenden Reibscheibe versehen sind, zwischen denen ein radial zu den Reibscheiben verstellbarer Übertragungsteil vorgesehen
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ist, dessen Drehachse schräg zu den Achsen der Antriebs- und Abtriebswelle steht und der an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen je an einer der Reibscheiben anliegt.
Alle diese bekannten Getriebe können die eingangs erwähnten Probleme nicht in befriedigender Weise lösen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Geschwindigkeitswechselgetriebe, das nach neuartigen technischen Prinzipien gebaut ist und das eine zufriedenstellende Lösung der obigen Probleme schafft und gleichzeitig von wirtschaftlicher Bauart ist und eine längere Lebensdauer hat, als die üblichen Vorrichtungen.
Zu diesem Zwecke besteht bei einem Reibscheiben-Geschwindigkeitswechselgetriebe für mechanische Antriebe und stufenlose Übersetzungsverhältnisse, das mindestens zwei Paare von Übertragungsteilen und mindestens eine frei umlaufende, zwischen den Übertragungsteilen eingeklemmte Reibscheibe aufweist, erfindungsgemäss jedes Paar aus zwei Übertragungsteilen, vorzugsweise Reibrollen, deren Achsen, wie an sich bekannt, konvergieren, wobei mindestens einer der Teile mit der Antriebswelle oder mit der Abtriebswelle verbunden und mindestens einer der Teile durch elastische Vorrichtungen auf den andern gepresst ist, wobei die Reibscheibe schräg angeordnet und ihre Achse zwecks Änderung des Übersetzungs- verhältnisses in einer Richtung parallel dazu verschiebbar ist,
und das Konvergieren der Achse der Über- tragungsteile im wesentlichen auf die Achse der Reibscheibe zu gerichtet ist.
Diese Anordnung hat einen sehr geringen Raumbedarf, während gleichzeitig die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses gleich bleibt und weiterhin-durch eine geeignete Austauschbarkeit der Teilewird es möglich, das gleiche Geschwindigkeitswechselgetriebe in verschiedenen Ausführungsformen für verschiedene Anforderungen gegenseitiger Stellung der Antriebs-und Abtriebswellen zu benutzen. Die verstellbare Anordnung der Reibscheibe auf ihrer Achse schafft weiterhin eine einfache Verstellung der genannten Reibscheibe zwischen den beiden Paaren der Übertragungselemente und damit eine einwandfreie Übertragung des Antriebes.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Fig. l zeigt im Querschnitt eine erste Ausführungsform des Geschwindigkeitswechselgetriebes nach der Erfindung, Fig. 2 zeigt den Trägerund Verstellmechanismus der Reibscheibe im Schnitt nach der Linie n-11 der Fig. l über der Linie IV-IV und nach einer abgewandelten Ausführungsform unter dieser Linie, Fig. 3 zeigt einen teilweisen Schnitt entlang der Linie III-Ill der Fig. 2, Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 2 bezüglich der abgewandelten Ausführungsform unter dieser Linie, Fig. 5 zeigt eine Einzelansicht in Richtung des Pfeiles V der Fig. 2 gesehen, Fig. 6 zeigt einen teilweisen Schnitt ähnlich der Fig.
l einer abgewandelten Ausführungsform und gleichzeitig die Verwendung eines Untersetzungsgetriebes, Fig. 7 zeigt im Schnitt ein Untersetzungsgetriebe, das mit dem Geschwindigkeitswechselgetriebe nach der Erfindung zusammenarbeiten kann, Fig. 8 zeigt schematisch eine weitere abgewandelte Ausführungsform, Fig. 9 zeigt einen der Fig. l ähnlichen Querschnitt eines verbesserten Geschwindigkeitswechselgetriebes,. Fig. 10 zeigt einen Querschnitt ähnlich der Fig. 2 nach der Linie X-X der Fig. 9, Fig. ll zeigt eine teilweise Projektionsansicht des Geschwindigkeitswechselgetriebes von der linken Seite der Fig. 10 gesehen, und Fig. 12 zeigt einen der Fig. 4 ähnlichen Schnitt nach der Linie XII-XII der Fig. 10.
1 ist das Gehäuse des Geschwindigkeitswechselgetriebes, das beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung oder aus einem Kunstharz hergestellt ist und mit vier Ausschnitten versehen ist, um die die Übertragungsteile tragenden Büchsen aufzunehmen. Diese Büchsen sind mindestens teilweise austauschbar, um - wie oben erwähnt-die Antriebs-und Abtriebswellen (in verschiedenen Stellungen) aufzunehmen. Die Büchsen 2 der Antriebs-und Abtriebswellen weisen je eine Lauffläche für einen Satz Kugeln oder konischer Rollen 3 auf, die ein Drucklager bilden, indem sie auf einer entsprechend bearbeiteten Oberfläche der wirksamen Übertragungsteile 4 (d. h. einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil) laufen und sie sind
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Laufbahnnehmen, die von den genannten Übertragungsteilen übertragen werden.
Die Büchsen 2a der andern Wellen - die weder Antriebs- noch Abtriebswellen sind-sind in ähnlicher Art und Weise ausgerüstet, aber die rollenden Teile arbeiten mit einer Büchse 6 zusammen, in die der entsprechende passive Übertragungsteil axial eindringen kann und unter der Einwirkung einer Feder 7 steht. Die Reibscheibe 8 ist schräg angeordnet und auf allen Seiten zwischen den Übertragungsteilen 4 und 4a eingeklemmt, die ein Paar bilden, wobei der Antriebsteil 4 auf eine Seite der Reibscheibe 8 einwirkt, während der angetriebene Teil 4a auf die andere Seite einwirkt (auf die Umlaufachse der Reibscheibe 8 bezogen) und auf die gleiche oder auf die entgegengesetzte Fläche der Scheibe 8. Aus diesem Grunde ändert sich das Übertragungsverhältnis je nach der Lage der Achse der Scheibe 8, die nach Bedarf verstellt werden kann.
Zu diesem Zwecke ist die Scheibe 8 auf einer Welle 9 angeordnet, die von den steigbügelförmigen Armen eines Schlittens 10 gehalten wird, der auf einer Führung 11 gleiten kann und mit einer Zahnstange 12 versehen ist, die mit
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einem Ritzel 13 in Eingriff steht, das von aussen mit Hilfe eines Knopfes 14 oder eines andern Steuerungteiles gedreht werden kann. Ein Ring 15 aus Gummi oder einem andern elastischen Material verhütet jegliches Eindringen von Staub oder Verlust an Öl und sorgt gleichzeitig für das Abbremsen der Vorrichtung, um den Schlitten 10 in seiner Stellung zu halten, um jegliche ungewollte Verschiebung zu verhüten. Die gesamte Anordnung wird von einem Deckel 16 getragen, an dem die Führung 11 direkt befestigt werden kann (wie an der Oberseite von Fig. 2 und 3 zu sehen).
In diesem Falle wird die Verschiebungsfreiheit der Scheibe 8 erreicht, indem die letztere auf der Welle 9 mit Hilfe eines schwenkbaren Kugellagers 17 montiert wird. Diese Anbringung ist besonders vorteilhaft, wenn die Scheibe 8 aus Stahl oder im allgemeinen aus Metall besteht. Diese Scheibe kann jedoch auch aus abnutzungsbeständigem Kunstharz bestehen und in diesem Falle wird die Scheibe 8 vorzugsweise direkt auf der Welle 9 umlaufend angeordnet (Fig. 4 und untere Hälfte von Fig. 2). Wenn das der Fall ist, muss die Führung 11 schwenkbar montiert werden und zu diesem Zwecke wird sie an einem Ring 18 befestigt, der in dem Deckel 16 umlaufen kann, während die Enden der genannten Führung, indem sie in längliche Fenster 19 des Deckels 16 (Fig. 5) hineinragen, die Schwingungsweite der Führung begrenzen.
Die Scheibe 8 hat noch einige Grad Freiheit mehr durch die Drehbewegung des Schlittens 10 auf der Führung 11 sowie durch das axiale Spiel der Scheibe 8 in dem Bügel des Schlittens 10, wodurch eine Verstellung der Scheibe 8 in jedem Falle sichergestellt wird.
Bei der Bauart nach Fig. l, bei der die Büchsen kleine Kugellager 5 tragen, sind die Büchsen 2 aussen durchDecke119a abgesc1úossen, die ein Loch für das Hindurchtreten einer Welle (Antriebs- oder Abtriebswelle) aufweisen, während die Büchsen 2a mit Hilfe von Blinddeckeln 19a geschlossen werden können.
Der Motor 20 und der Antriebsaufnahmemechanismus können durch Flanschen direkt mit den entsprechenden Deckeln 19 verbunden sein oder die Übertragung kann durch eine starre oder biegsame Welle erfolgen öder durch Zahnräder oder Riemenscheiben od. dgl.
Bei der Konstruktion der Deckel 19 und 19a ist es vorteilhaft vorzusehen, dass die Schultern, die die Führungsflanken der Rollen 5 bilden, sich auf der gleichen Höhe befinden, wie die Berührungsoberflächen an den darunter liegenden Büchsen, wobei die genannten Oberflächen durch einen flachen Zentriereinschnitt getrennt sind. Auf diese Art und Weise können diese Oberflächen mit einem einzigen billigen Arbeitsgang geleppt werden.
Die Büchsen 2 und 2a können selbstverständlich von einer andern Art sein, wie die in Fig. l gezeigten. Beispielsweise sind in Fig. 6 Büchsen gezeigt, bei denen die kleinen Rollen 5 durch Büchsen 25 aus reibungsverminderndem Material ersetzt sind, wie etwa Bronze, Weissmetall, einem Kunstharz od. dgl.
Die Übertragungsteile 4 und 4a können, wie gezeigt, die Form von Platten aufweisen, die eine wirksame Kante besitzen, die aus einem geschliffenen Kegelring besteht. Diese wirksame Kante kann mehr oder weniger breit sein und auch die Form eines abgerundeten Randes aufweisen mit einem so kleinen Radius, dass sich eine Kante mit einer scharfen Ecke ergibt. Das hängt von dem besonderen Druck ab, der bei der Reibberührung erwünscht ist, der u. a. abhängig von den Materialien schwankt, die die Bauteile 4,4a und die Scheibe 8 bilden.
Aus Fig. 6 ergibt sich, dass die Antriebswelle, die in Fig. 1 in einer Richtung mit der Antriebswelle liegt, im rechten Winkel zu dieser angeordnet werden kann, indem einfach eine Büchse der Art nach Bezugszeichen 4 gegen eine nach der Art nach Bezugszeichen 4a ausgetauscht wird. Dadurch kann das gleiche Geschwindigkeitswechselgetriebe für verschiedene Anwendungsgebiete verwendet werden. Das Gehäuse 1 kann-wie in Fig. 6 gezeigt-zur direkten Anbringung eines Untersetzungsgetriebes darauf vorgesehen werden, dessen Gehäuse 21 den Zweck des Deckels 19 erfüllt, der der Abtriebswelle entspricht.
In diesem Falle wird das erste Rad 31 des Untersetzungsgetriebes direkt auf die Abtriebswelle des Wechselgetriebes gekeilt, während das zweite und das dritte Rad an einer Welle festgekeilt sind, für die eine Büchse 22 (Fig. l) schon im Körper der Büchse 2 der Abtriebswelle angeordnet werden kann, um eine mögliche Anwendung des Untersetzungsgetriebes zu erleichtern. Endlich wird dann das vierte Rad 34 an der durch das Untersetzungsgetriebe angetriebenen Welle 35 festgekeilt, die aus dem Gehäuse 21 durch den Deckel 19 herausragt. Das gesamte Untersetzungsgetriebe ist daher zwischen dem Deckel 19 und der Büchse 2 angeordnet, auf die der genannte Deckel direkt angebracht wird, wenn das Untersetzungsgetriebe nicht vorhanden ist.
In dem Körper 21 des Untersetzungsgetriebes kann. eine Büchse 22a angeordnet werden, die den gleichen Zweck, wie die Büchse 22 aufweist, nämlich eine einfache Hintereinanderschaltung von vielen Untersetzungsgetrieben, wie dem nach Fig. 7 und gestatten so, dass die ge-
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tersetzungsverhältnis einer Untersetzungsstufe der Veränderung des Verhältnisses, die mit dem Wechselgetriebe zu erreichen ist" so dass es immer möglich ist, ein gewünschtes Verhältnis mit einer ganzen Anzahl genormter Untersetzungsstufen zu erreichen.
Wahlweise können verschiedene Arten von Untersetzungsgetrieben mit verschiedenen Untersetzungsverhältnissen vorgesehen werden, die, wenn sie in geeigneter Weise kombiniert werden, Gesamtverhältnisse ergeben, die in der Lage sind, praktisch jede
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Anforderung zu erfüllen.
Eine erste Untersetzung kann bereits in dem Geschwindigkeitswechselgetriebe stattfinden u. zw. infolge eines Unterschiedes in den Durchmessern der Übertragungselemente des antreibenden Paares und denen des angetriebenen Paares, aber in besonderen Fällen kann diese erste Unterstzung auch weggelassen werden oder durch einen andern Antrieb ersetzt werden. -so dass das alleinige Wechselgetriebe (ohne Untersetzungsgetriebe) in seinem Reglerbereich um das Einheitstransmissionsverhältnis in symmetrischer oder nicht symmetrischer Art und Weise ausgedehnt oder auch ganz in dem Feld der Geschwindigkeitsuntersetzungen oder der Übersetzungen ausgedehnt werden kann.
Die weitere wahlweise Ausführungsform, die schematisch in Fig. 8 gezeigt ist, bezieht sich auf ein Wechselgetriebe, das auf dem gleichen Prinzip beruht, wie es vorstehend erläutert wurde, aber für die Übertragung höherer Drehmomente geschaffen ist, indem zwei Reibscheiben 8 vorgesehen werden. In diesem Falle sind zwei wirksame Übertragungsteile 24 vorgesehen, die von der Antriebswelle 23 durch Zahnräder od. dgl. angetrieben werden.
Die passiven Übertragungsteile 24a des Antriebes werden von einem Zwischenträger 26 gehalten, während der Antriebskraftübertragungsteil 24b ein einziger sein kann, der mit den passiven Kraftübertragungsteilen 24c zusammenwirkt. Zwei Reibscheiben 8 übertragen den Antrieb von den Paaren der Antriebsübertragungsteile auf die angetriebenen und diese Reibscheiben sind in entgegengesetzten Richtungen geneigt und ihre'Stellung wird gleichzeitig und ansprechend verstellt.
Bei dem Untersetzungsgetriebe nach Fig. 9-12 sind die Büchsen, die die Übertragtmgsteile halten, mit Kugellagern 36 genormter Art versehen, die auch axiale Beanspruchungen aufnehmen können. Infolge der Einseitigkeit dieser axialenBeanspruchungen können die Lager montiert werden, indem ein einfaches Einschieben ohne Sprengringe erfolgt, wodurch die mechanische Bearbeitung der Büchsen und der Schäfte der Übertragungsteile wesentlich einfacher wird. Weiterhin werden durch die Verwendung von genormten Lagern die Herstellungskosten beträchtlich gesenkt. Ausserdem sind die Büchsen 2a der passiven Übertragungsteile mit Gewindestöpseln 37 versehen, die bei Herausnehmen aus der Büchse den Zugang zu den Federn 7 frei geben und die Verstellung ermöglichen, ohne dass die Büchsen herausgenommen werden.
Die Verstellung wird so sehr einfach und schnell und gestattet es, - unter wirtschaftlichen Bedingungen - eine genauere Eichung und einen höheren Wirkungsgrad des Wechselgetriebes zu erreichen.
Der die Reibscheibe 8 tragende Schlitten besteht aus zwei gestanzten Plattenteilen, von denen einer, 10a, fast flach ist, während der andere, 10, eine tiefe Nut 10b aufweist, die die Sehlittenträgerspindel 11 aufnehmen kann. Diese beiden Teile 10a und 10 sind aneinander geschweisst, z. B. durch Punktschweissen u. zw. in der Höhe der Nut l Ob, wodurch sich ein einziger Körper ergibt. An dem Teil 10 ist auch eine Platte 29 angeschweisst, die mit dem abgeflachten Kopf 40 der Spindel 9 zusammenarbeitet und ihre Umdrehung im Inneren der Schlittensitze verhütet. Die Spindel 11 ist axial gleitend in dem Gehäuse 1 des Geschwindigkeitswechselgetriebes angeordnet und mit dem Schlitten durch einen Gewindestift 27 fest verbunden, der gegenüber der Reibscheibe 8 radial angeordnet ist.
Der Schlitten kann eine geringe Schwingbewegung um diesen Stift 27 (in Richtung der Pfeile der Fig. 11) durchführen und weiterhin zusammen mit der Spindel 11 eine kleine Schwingbewegung um die Achse dieser letzteren (in Richtung der Pfeile der Fig. 12), so dass die Scheibe 8 entsprechend zwischen den Übertragungsteilen angeordnet wird, die sie in ihrem Griff halten. Aus diesem Grunde braucht die Scheibe 8 nicht auf ihrem Stift 9 zu schwingen und das Lager 17 kann von starrer Bauart sein.
Die Spindel 11 hat ein Gewindeende 11a, auf das ein Steuerungslmopf 30 aufgeschraubt ist, der sich drehen kann, aber gegenüber dem Gehäuse 1 nicht axial beweglich ist. Durch Drehen dieses Knopfes ist es möglich, die Stellung der Spindel 11 mikrometrisch einzustellen und damit auch diejenige des Schlittens und der Reibscheibe,
Eine Blechplatte 38, die zwischen den Kanten der Platten 10 und 10a angeordnet ist, die den Schlitten bilden und von dem Gewindestift 27 gehalten werden, kann in geeigneter Weise geeicht sein und die Gradeinteilung oder Skala kann von der Aussenseite durch einen durchsichtigen Deckel 39 des Gehäuses 1 sichtbar sein. Diese Platte dient auch zu dem Zwecke, den zulässigen Hub des Schlittens 10 einzustellen.
In der Tat begrenzen ihre Enden die Verschiebung des Schlittens, indem sie gegen die Kanten des entsprechenden Fensters des Gehäuses 1 anschlagen, auf dem der Deckel 19 angebracht ist. Indem diese Platte anfänglich ein wenig grösser gemacht wird, als das erforderlich ist, ist es später einfach. sie durch einen Beschneidvorgang auf die genaue Grösse zu bringen, um den Schlittenhub zu begrenzen, während die Reibscheibe auf das äusserste ausgenutzt wird.
Vorzugsweise wird ein weiterer Deckel 40 gegenüber dem Deckel 39 angeordnet, durch den während dieses Vorganges ein Zugang zum Inneren des Wechselgetriebes ermöglicht wird. um die äussersten Stellungen genau festzulegen, die für den Schlitten zulässig sind. Schliesslich hat es sich gezeigt, dass es in einigen Fällen wünschenswert ist, die Reibscheibe 8 aus einem Hartstoff herzustellen.
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Die vorstehend beschriebenen Merkmale können selbstverständlich ganz oder teilweise verwendet oder auch verschieden miteinander kombiniert werden, wie das allgemein bekannt ist, um besonderen Anforderungen zu genügen. Zubehörteile und dazugehörende Teile können ebenfalls dem beigefügt werden, was vorstehend beschrieben und dargestellt wurde und verschiedene Abänderungen und Abwandlungen konstruktiver Art können getroffen werden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Reibscheiben-Geschwindigkeitswechselgetriebe für mechanische Antriebe und stufenlose Übersetzungsverhältnisse, das mindestens zwei Paare von Übertragungsteilen und mindestens eine frei umlaufende, zwischen den Übertragungsteilen eingeklemmte Reibscheibe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Paar aus zwei, Übertragungsteilen, vorzugsweise Reibrollen (4,4a) besteht, deren Achsen, wie an sich bekannt, konvergieren, wobei mindestens einer der Teile mit der Antriebswelle oder mit der Abtriebswelle verbunden und mindestens einer der Teile durch elastische Vorrichtungen auf den andern gepresst ist, und dass die Reibscheibe (8) schräg angeordnet und ihre Achse zwecks Änderung des Übersetzungsverhältnisses in einer Richtung parallel dazu verschiebbar ist, wobei das Konvergieren der Achsen der Übertragungsteile (4,4a)
im wesentlichen auf die Achse der Reibscheibe (8) zu gerichtet ist.