DD209237A5 - Vorrichtung zur umwandlung einer rotierenden in eine lineare bewegung - Google Patents

Abstract

Waehrend es Ziel der Erfindung ist, die Gebrauchswerteigenschaften von Vorrichtungen zur Umwandlung einer rotierenden Bewegung in eine lineare Bewegung auf kostenguenstige Weise zu erhoehen, besteht die Aufgabe darin, eine derartige Vorrichtung zu entwickeln, die bei Fahren bis zum Endanschlag sich nicht verriegelt, die selbsthemmend ausgelegt ist und die so ausgebildet ist, dass das Uebersetzungsverhaeltnis im Rahmen der Grundform der Vorrichtung relativ weitreichend gemacht werden kann. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe derart geloest, dass der erste Koerper, vorteilhafterweise bestehend aus einer Schraube und einem Zylinder,auf der die Gewinde aufweisenden Seite auch mit quer zu den Gewinden und in der Verschieberichtung verlaufenden und laengs im wesentlichen dem ganzen Koerper sich erstreckenden Zaehnen versehen ist, und die jeweilige Rolle quer zu deren Zaehnen und in der Verschiebrichtung verlaufende, den Zaehnen des ersten Koerpers entsprechende Zaehne aufweist, die laengs der ganzen Rolle angeordnet sind.

Description

L 4 U U / 4 ό Berlin, den 28. 4. 1983

A? i¹ 16 H / 246 074/3 ~^ή 61 795/25/37

Vorrichtung zur Umwandlung einer rotierenden in eine lineare Bewegung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer rotierenden Bewegung in eine lineare Bewegung j bestehend aus einem ersten länglichen Körper, der mit längs dem Körper sich erstreckenden Schraubengewinden versehen ist, und einem koaxial in Beziehung zum ersten Körper drehbaren zweiten Körper, der wenigstens zwei Hollen aufweist, die mit in die Schraubgewinde des ersten Körpers eingreifenden Zähnen versehen sind, wodurch belP'Drehung der Körper in Beziehung zueinander der eine Körper in Beziehung zum anderen verschoben wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannte Torrichtungen dieser Art wenden das Schraube-Mutter-Prinzip an oder sind mit Kugelmutterschraube ausgebildet» Die erste Vorrichtung ist in ihrer Anwendung durch die starke Reibung und die damit verbundene Wärmeentwicklung;-begrenzt. Die letztere Vorrichtung bewirkt durch ihre Konstruktion, daß die lineare Verschiebung in Beziehung zur Drehbewegung relativ groß ist, d. h·, die Möglichkeit eines Variierens der Übersetzung ist begrenzt.

Um genannte Probleme zu umgehen, ist es bekannt, frei drehbare Räder oder Sollen anzuwenden, die in dem einen der in Beziehung zueinander verschiebbaren Teile gelagert sind und mit parallelen Rippen oder locken in Gewinde des anderen Teiles

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eingreifen. Durch Drehen ζ. B. des Gewindeteiles rollen die Räder mit den Nocken im Eingriff,.., mit „d en... Gewinden und verschieben dadurch das genannte mit Rädern versehene Teil, Da die Hocken geschlossenen Kreisen folgen, d. h., jeder Nocken liegt in einer eigenen Ebene, ist es notwendig, daß die Achse des jeweiligen Rades einen Winkel geneigt ist, der dem Steigungs-winkel des Gewindes entspricht, oder, wenn die Achsen der Räder parallel mit der Achse des Gewindeteiles eingerichtet sind, daß die Räder axial versetzt in Beziehung zueinander angeordnet werden. Dies bedeutet, daß es bei der Herstellung Schwierigkeiten bereitet, die an sich schon hohen Ansprüche an enge Toleranzen zu erfüllen, damit die Vorrichtung voll einwandfrei arbeitet.

Ss sind auch Torrichtungen bekannt, bei denen die Räder oder Rollen Gewinde aufweisen, die den Gewinden des Gewindeteiles entsprechen* Bei diesen Vorrichtungen bleibt jedoch das Problem bestehen, das auch bei den vorstehend beschriebenen "vorrichtungen vorliegt, daß die Räder von dein Gewindeteil genau geführt und getrieben werden und die ganze Seit gegen die Gewinde darin anliegen und in sie eingreifen müssen. Sobald zwischen Rädern und dem Gewindeteil eine Schrägstellong eintritt oder ein Rad aus dem Singriff geht, ergeben sich verschiedene Radgeschwindigkeiten, und die Vorrichtung frißt sich unvermeidlich fest.

Ua die zwischen den Teilen überführten Kräfte erhöhen und damit den erhöhten Radlagerkräften genügen zu können, ist es bekannt, dia. Räder oder Rollen mit einer Mutter zu umgeben, die längs der Innenseite mit in die Räder eingreifenden Gewinden versehen ist, die zwecks Verhütung des Wanderns der Räder in der Matter.denselben Steigungswinkel wie die Gewinde

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der Räder haben* Bei diesem Typ von Vorrichtung ist es gelungen, die Rotation der Räder in Beziehung zueinander dadurch, zu synchronisieren, daß ein Ende des betreffenden Rades mit einem Zahnkranz versehen ist, der in einen entsprechenden Zahnkranz der Mutter eingreift. Aufgrund der relativ verriegelten Ausbildung müssen die Räder sowohl mit dem Gewindeteil, der Schraube, als auch der Gewindemutter zusammenwirken. Da eine Relativbewegung zwischen der Schraube und den Rädern nicht verhindert werden kann, weist auch diese Ausbildung ernste Nachteile auf. Ss ist z. B. sehr schwer, die Vorrichtung selbsthemmend zu machen, d. h., daß sie auch bei größerer Belastung ohne gesonderte Bremse zum Stillstand kommt. Wegen ' der möglichen Relativbewegung zwischen der Schraube und den Rädern ist es notwendig, bei Pahren der Vorrichtung zu einem Anschlag in einer Extremlage die ganze Vorrichtung zu zerlegen, um sie wieder in funktionstauglichen Zustand zu versetzen«

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchswerteigenschafteh von Vorrichtungen zur Umwandlung einer rotierenden in eine lineare Bewegung auf kostengünstige Weise zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Umwandlung einer rotierenden in eine lineare Bewegung zu entwickeln, die bei Pahren bis zum Endanschlag sich nicht verriegelt, die selbsthemmend ausgelegt ist und die so ausgebildet ist, daß das Übersetzungsverhältnis im Rahmen der Grundform der Vorrichtung relativ weitreichend gemacht werden kann.

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ErfindungSgemäß wird die Aufgabe derart gelöst, daß der erste Körper auf der die Gewinde aufweisenden Seite auch mit quer zu den Gebinden und in der Verschieberichtung verlaufenden und längs im wesentlichen dem ganzen Körper sich erstreckenden Zähnen versehen ist, und die jeweilige Rolle quer zu deren Zähnen und in der Verschieberichtung verlaufende,: den Zähnen des ersten Körpers entsprechende Zähne aufweist, die längs der ganzen Rolle angeordnet sind. Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß der erste Körper die Form einer Schraube hat und die Rollen von einem an den Enden der Rollen sich abstützenden Lagergehäuse getragen werden.

Ebenso ist erfindungsgemäß, daß das Lagergehäuse zwei periphere, radial einwärts gewandte und axial voneinander getrennte Lagerflächen aufweist, die mit parallelen.Huten versehen sind, und daß die jeweilige Rolle an jedem Ende mit einem Achszapfen versehen ist, der mit den Hüten der jeweiligen Lagerfläche entsprechenden. Kämmen ausgebildet ist. ErfindungSgemäß ist ebenfalls, daß die zusammenwirkenden-Sjat.en und Kämme Trapezform haben. Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß die Zähne der Rollen aus Gewinden gebildet sind, deren Steigung gleich der der Gewinde des ersten Körpers der Schraube und deren Drehung entgegengesetzt zu diesen Gewinden ist. Erfindungsgemäß ist darüber hinaus, daß die miteinander zusammenwirk enden Gewinde des ersten Körpers und der Rollen Trapezform haben,

Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal ist, daß die Zähne des ersten Körpers die Gewindespitζen durchschneiden und die Zähne der jeweiligen Rolle am Boden zwischen den Zähnen, der Rolle angeordnet sind, Srfindungsgemäß ist auch, daß die Zähne als schräggeschnittene Zähne ausgebildet 'sind.-Weiter-

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hin ist erfindungsgemäß, daß die Hocken des ersten Körpers and die Hocken der jeweiligen Holle an den Gemndeflanken angeordnet sind. Ebenso ist erfindungsgemäß, daß der erste Körper die Porm eines mit Innengewinde versehenen Zylinders hat und die Jeweilige Rolle angeordnet ist, am jeweiligen Ende sich mittels eines Achszapfens gegen eine nach außen gewandte periphere Lagerfläche abzustützen, die an einem plattenförmigen Mitnehmer angeordnet ist, und der jeweilige Achszapfen und die jeweilige lagerfläche mit ineinander eingreifenden parallelen Kämmen versehen sind, und die Mitnehmer mit einer axial im Zylinder verschiebbaren Stange verbunden sind.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden.

Ss zeigen:

Pig. 1: einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform, der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

ig. 2: die in dieser Ausführungsform enthaltene Gewindeschraube sowie eine mit der Schraube zusammenwirkende Rolle;

Pig." 3ί einen Teilschnitt von Schraube und Rolle;

Pig. 4: einen schematischen Schnitt eines Teiles in dieser Ausführungsform;

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Pig. 5: einen Schnitt längs Y-Y in Jig. 4 des Teiles in 51g. 4;

Pig. 6: schematised, eine andere Zahnausbildung zwischen Sehraube und Rolle;

Pig· 7: einen schematischen Schnitt durch eine andere Ausführung sfonn der Erfindung und

Pig. 8: einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die in Pig. 1 gezeigte Ausführungsforin der Erfindung besteht aus einer mit Gewinden 2 versehenen Schraube 1. In einem Lagergehäuse 3 lagert eine Anzahl Rollen 4 oder Räder, die mit Gewinden 5 versehen sind, die entgegengesetzt zur Schraube 1 laufen und dieselbe Steigung wie die Schraubengewinde haben. Die Schraube 1.--wird von einem Elektromotor 6 angetrieben, der in einem Zylinder 7 fest gelagert ist. Das Lagergehäuse 3 ist mit einer Stange 8 verbunden, die in sich die Schraube 1 aufnehmenkann und in Lagern 9 am Ende des Zylinders 7 verschiebbar gelagert ist. Die.Stange 8 wird mit Hilfe der Peripherie des Lagergehäuses 3 gleitbar im Zylinder getragen. An den freien Enden des Zylinders 7 und der Stange 8 sind Befestigungsösen .10 angeordnet. Bei Aktivierung des Elektromotors 6 und dadurch erfolgender Rotation der Schraube 1 rollen die Rollen 4 auf der Schraube 1, wodurch infolge des Eingriffes der Gewinde ineinander das Lagergehäuse 3 und die Stange 8 in Beziehung zum Zylinder 7 verschoben werden·

Um Relativbewegung zwischen den Gewinden der Schraube und den Gewinden der Rollen zu verhindern und dadurch bei Fahren

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der Vorrichtung gegen einen Endanschlag Festklemmen des Lagergehäuses 3 mit den Rollen zu verhüten, weist die Schraube 1 längs ihrer ganzen Länge an den Gewindespitzen angeordnete Zähne 11 auf. Siehe insbesondere die Pig. 2 und 3· Die betreffende Rolle 4 ist zwischen den Gebinden 5, d. h. den Gewindeböden, mit entsprechenden Zähnen 12 versehen. In den Pig. 2 und 3 sind die Schraube 1 und eine Rolle 4 getrennt voneinander gezeigt, aber in montiertem Zustand sollen die Rollen und die Schraube mit ihren Gewinden und Zähnen in-

/~-\ einander eingreifen* Dieser montierte Zustand ist schematisch aus den Pig. 4 und 5 ersichtlich, »to eine Schraube 1 mit fünf mit ihr in Singriff stehenden Rollen 4 (nur eine dargestellt) gezeigt ist. Wie aus den Fig. 2 und 4 hervorgeht, hat die betreffende Rolle 4 an jedem 3nde einen Achszapfen 13s &^er ^i "& einer Anzahl paralleler trapezförmiger Kämme 14 versehen ist. Das Lagergehäuse 3 ist an jedem Ende mit einem einwärtsgerichteten Flansch oder einer Verdickung 15 versehen, die eine nach innen weisende Lagerfläche 16 aufweist, längs deren innerer Peripherie den Kämmen 14 entsprechende parallele Hüten 17 angeordnet sind. Wie aus Pig.-4 deutlich ersichtlich ist, greift in montiertem Zustand die betreffende Rolle mit ihrer mit Gewinde und Zähnen versehenen Peripherie in die mit Ge-

Γ"; . .winde und Zähnen versehene Außenseite der Schraube 1 ein und stützt sich gegen diese ab, und mit ihren Achszapfen 13 ruht sie gegen die Lagerfläche 16 des Lagergehäuses 3, mit den Kämmen 14 in den Hüten 17 laufend. Qa die fünf Rollen in einer gemeinsamen Ebene mit Hilfe der Kämme 14 und Hüten 17 am Lagergehäuse 3 axial verrigelt sind, ist jede Rolle 4 auf eine klar definierte Lage" längs der Peripherie der Schraube 1 hingewiesen, im vorliegenden Pail mit einer Pünftelteilung voneinander. Ein die Teilung aufrechterhaltender Rollenlagerhalter ist nicht erforderlich.

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Da, wie in den Pig· 2 und. 4 gezeigt, den Gewinden 2 bzw. 5 ° der Schraube und der Rollen 4 Trapezform gegeben wurde, und da die Achszapfen 13 mit den trapezförmigen Kämmen 14 versehen sind, die in die entsprechenden Hüten 17 eingreifen, ist es möglich, die während des Betriebes der "Vorrichtung wirkenden radialen Kräfte minimal zu halten und anstelle dessen die axialen Kräfte zu isolieren, wodurch große Biegemomente im lagergehäuse 3 vermieden werden können· Durch Anordnung einer Anzahl Kämme 14 an den Achszapfen 13 wird eine relativ große, die Axialkräfte aufnehmende Lagerfläche erhalten. Zusammen mit der relativ großen AnIiegeflache, die zwischen den Gewinden der Schraube 1 und der Rollen 4 aufgrund von deren Trapezform erhalten wird, kann insgesamt eine solche statische Friktion erzielt werden, daß die Vorrichtung selbsthemmend wird.

Die Anordnung von längs der Lagerfläche 16 des Lagergehäuses 3 frei rollenden Achszapfen 13 ermöglicht in gewissem Ausmaß eine zweckentsprechende Variation der Übersetzung, der Vorrichtung durch Änderung des Durchmessers der Achszapf-en 13 (wie auch der Lagerfläche 16) unter unveränderter Beibehaltung der übrigen Variablen. Die formel für die Gesamtübersetsung U₊ läßt sich wie folgt ableiten:

^üt ^{= S}^ⁿR ⁺ %^ ~ ^S»

^d2

ⁿp = ⁿR D^ >

in der S = die Steigung (Rechts- bzw. Linksgewinde)

der Schraube 1 und Rolle 4, d₂ = Durchmesser des Achszapfens 13» D₀ = Durchmesser der Lagerfläche 16,

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η = Bewegungsstrecke des Achszapfens 13 in Be-Ziehung zum Durchmesser der Lagerfläche 16,

n_R - Anzahl Umdrehungen der Rolle 4 pro Schraubendrehung.

In Pig. 6 ist gezeigt, wie die Zähne der Schraube 1 und Rolle 4, anstatt in der Gewindespitze bzw. am Gewindeboden, an den Gewindeflanken angeordnet sind, d. h., in der Pig. β sind die Hocken 11' der Schraube 1 und die locken 12^f der Rolle dargestellt·

Pig, 7 zeigt eine Torrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Schraube durch einen Zylinder 19 mit Innengewinde ersetzt ist, der von einem Induktionsmotor angetrieben wird, dessen Rotor 20 mit dem Zylinder 19 fest verbunden und dessen Stator mit Wicklungen 21 an einer Hülse befestigt ist, die auch den Zylinder 19 drehbar im Lager 23 lagert. Der Zylinder 19 ist teilweise vom Zylinder 22 umgeben. Sine in Beziehung zum Zylinder 19 verschiebbare Stange 24 trägt an einem Ende die drehbar gelagerten Rollen 4 zwischen einem Paar plattenähnlicher Halter oder Mitnehmer 25« In Pig.. 7 sind die Rollen auf an den Mitnehmern befestigten Achsen 2β gelagert gezeigt. Wie z. B« in Pig* 4 gezeigt, können die Rollen 4 natürlich anstelle dessen Achszapfen 13 aufweisen, wobei in diesem Pail die Mitnehmer die Porm kreisrunder Scheiben haben, die auf der Stange 24 befestigt periphere Lagerflächen haben, die mit Hüten, siehe Pig. 8, auf dieselbe Weise wie die vorgenannten Lagerflächen mit den Hüten 17 versehen sind*

Durch Anwendung von Trapezgewinden an Schraube (Zylinder) und Rollen sowie zwischen Achszapfen und Lagerflächen ist es,

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wie genannt, möglich, die radialen Kräfte auszuschalten, wobei gleichzeitig die radiale Toleranz bei der Herstellung nicht kritisch wird« Es ist jedoch zu betonen, daß gemäß der Erfindung Trapezgewinde keine Notwendigkeit sind, sondern auch andere Typen, z. B* Spitzgewinde, angewendet -werden können. Die Zähne der Schraube (des Zylinders) und der Rollen können vorzugsweise schräggeschnitten sein, was zu einem leiseren lauf und zu einem Kraftzuschuß in der Achsrichtung beiträgt.

Die Hollen 4 können, wie im Anschluß an. Fig. 4 gezeigt, auf Achsen gelagert sein, wobei die Bndflächen der Rollen und/oder Achsen die axialen Kräfte aufnehmen. Wenn man gewillt ist, die Ungelegenheit verschiedener Rollen in ein und derselben Vorrichtung in Kauf zu nehmen, ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Rollen anstelle von Gewinden 5 mit parallelen Kämmen zu versehen, die in die Gewinde 2 der Sehraube (des Zylinders) eingreifen. Die Böden zwischen den Kämmen sind, wie bei der vorbeschriebenen Vorrichtung, mit Zähnen versehen. Bei einer solchen Torrichtung müssen jedoch die Kämme an der einen Rolle in Beziehung zu den Kämmen an der anderen Rolle versetzt sein, d. h*, bei Anwendung von fünf Rollen bei einer Schraube, mit einem Ge-windeeingang müssen die Kämme einer darauffolgenden Rolle ein Fünftel der Gewindesteigung in Beziehung zu einer vorhergehenden Rolle versetzt sein.

Claims (5)

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   BrfindungsansOruch

   1♦ Vorrichtung zur Umwandlung einer rotierenden in eine lineare Bewegung, bestehend aus einem ersten länglichen Körper, der mit längs dem Körper sich erstreckenden Schraubgewinden versehen ist, und einem koaxial in Beziehung zum ersten Körper drehbaren zweiten Körper, der wenigstens zwei Rollen aufweist, die mit in die Schraubgewinde des ersten Körpers eingreifenden Zähnen versehen sind, wodurch bei v--' Drehung der Körper in Beziehung zueinander'der eine Körper in Beziehung zum anderen verschoben wird, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Körper, vorteilhafterweise bestehend aus einer Schraube (1) und einem Zylinder (19), auf der die Gewinde (2) aufweisenden Seite auch mit quer zu den Gewinden und in der Verschieberichtung verlaufenden und längs im wesentlichen dem ganzen Körper sich erstrekkenden Zähnen (11) versehen ist, und die jeweilige Rolle (4) quer zu deren Zähnen und in der Verschiebrichtung verlaufende, den Zähnen des ersten Körpers entsprechende Zähne (12) aufweist,'die längs der ganzen Rolle (4) angeordnet sind.

   f · '

   ^v" 2. Torrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Körper die Form einer Schraube (1) hat und die Rollen (4) von einem an den Enden der Hollen sich abstützenden Lagergehäuse (3) getragen werden.

   3* Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Lagergehäuse (3) zwei periphere, radial einwärts gewandte und axial voneinander getrennte Lagerflächen (16) aufweist, die mit parallelen !Tuten (17) versehen sind, und daß die jeweilige Rolle (4) an jedem Ende mit einem Achs.zapfen (13)

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   versehen ist, der mit den Hüten (17) der jeweiligen Lagerfläche (16) entsprechenden Kämmen (14) ausgebildet ist.

   4. Vorrichtung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die zusammenwirkenden Hüten (17) und Kämme (14) Trapezform haben.

   5« Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Zähne der Sollen (4) aus Gewinden (5) gebildet sind, deren Steigung gleich der der Gewinde (2) des ersten Körpers, der Schraube (1), und deren Drehung , entgegengesetzt zu diesen Gewinden ist.
2. 6. Vorrichtung nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß - die miteinander zusammenwirkenden Gewinde (2; 5) des ersten Körpers und der Hollen (4) Trapezform haben.
3. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Zähne (11) des ersten Körpers die Gewindespitζen durchschneiden und die Zähne (12) der jeweiligen Rolle (4) am Boden zwischen den Zähnen der Rolle angeordnet sind.
4. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Zähne als schräggeschnittene Zähne ausgebildet sind*
5. 9. Vorrichtung nach einem der Punkte 2 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Hocken (11¹) des ersten Körpers und die ITocken (12') der jeweiligen Rolle (4) an den Gewindeflanken angeordnet sind,

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   10· Torrichtung nach. Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Körper die Form eines mit Innengewinde versehenen Zylinders (19) hat und die jeweilige Rolle angeordnet ist, am jeweiligen Ende sich mittels eines Achszapfens gegen eine nach außen gewandte periphere Lagerfläche abzustützen, die an einem plattenförmigen Mitnehmer (2?) angeordnet ist, und der jeweilige Achszapfen und die jeweilige Lagerfläche mit ineinander eingreifenden parallelen Kämmen versehen sind, und die Mitnehmer mit einer axial im Zylinder (19) verschiebbaren Stange (24) verbunden sind.

   Hierzu 3 Seiten Zeichnungen