DE1761651A1 - Vorrichtung zum schlagartigen Anhalten von schnellbewegten Massen - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München, den "2. DEZ. 1.96 9

Wittolsbacherplatz 2

Vorrichtung zum schlagartigen Anhalten _νοη_ schnpllbewefcten^ Massen

In vielen feinmechanischen Geräten müssen Bchnellbowegte Teile schlagartig und nahezu prollungsfroi angehalten werden können. Colchc echnellbcwegten Kassen finden z.B. hei mechanischen Druckern Verwendung. So werden die Druckhammer "beim Druckvorgang zu den Typenträger hin beschleunigt; nach dem Druckvorgang müssen sie in ihre Ruhelage zurückgeführt und dort möglichst schnell angehalten worden, so daß sie sofort für den nächsten !Druckvorgang bereit sind. Schwingungen dos Druckhammer α un seine Ruhelage sollen möglichst beim Anhalten unterdrückt worden. Es sind verschiedene Möglichkeiten zum schlagartigen Anhalten von bewegten Kassen bekannt geworden.

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Bio bewegte Kasse kann z.B. dadurch angehalten werden, daß eic auf einen Anschlag auf trifft. Dieser Anschlag kann aus Metall, z.B. aus Stahl, bestehen. Prallt die abzuhaltende Masse auf . einen solchen Anschlag aus Stahl, so kommt sie nicht sofort zur Ruhe, sondern führt eine verhältnismäßig lange Zeit Schwingungen aus; sie prallt dabei immer wieder auf den Anschlag. Sie Prellzeit ist also ziemlich lange. Sie Prcllzcit wird verringert, wenn die anzuhaltende Kasse auf einen Anschlag aus dämpfenden Material, z.B. Kunototoff, aufprallt· Nachteilig an solchen Kunststoffanschlägen ist dio Temperaturabhängißkeit der dämpfenden Eigenschaften des Kunststoffes. Zudem v/ird der Kunststoffanschlag durch die Prellungen stark beansprucht, so daß nach verhältnismäßig wenigen Arbeitsgängen die dämpfende Eigenschaft des Anschlagen selir stark nachlädt.

In einer weiteren bekannten Anordnung worden die Druckhammer eines Druckers in ihrer Rückbewegung mit Hilfe eines über den Eruckhüirrccin angeordneten Magneten angehalten (US-Patentschrift 3 351 006). Immer dann, wenn der Druckhammer auf seiner Rück» bewegung angehalten Herden soll, v/ird ein Strom durch diesen Magneten geschickt, so daß sich ein magnetisches PeId durch den Magneten über den Druckhammer schließen kann. Zwischen den Schenkeln des Magneten und den Druckheramor sind zwei Luftspalte, in denen das magnetische PcId durch dio Luft verläuft. Die magnetischen Feldlinien haben nun das Bestreben» die Länge dieser Luftwege zu verkürzen. Eo wird darum auf den Druckhammer solange eine, Kraft ausgeübt, bis der Luftwog für die magnetischen Feldlinien ein Minimum ist. Dies ist dann der Fall, wenn der Druckhammer seine Ruhelage erreicht hat· Diese Anordnung zun Anhalten des Druckhammers hat aber Hachtoi-Ic. Zunächst bedingt sie einen großen Aufwand. Ss ist nämlich zusätzliche ein Magnet notwendig, der in einer ganz bestimmten Lage zu den Druckhammer angeordnet werden muß. Schließlich muß ein Stron durch den Magneten geleitet «erden. Dies orfordert zusätzliche Steucrschaltkrcisc und bringt eine zusätzliche unerwünschte Erwärmung des Druckhammersystems·

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Bei einer anderen bekannten Anordnung prallt die anzuhaltende Masse auf ein sogenanntes Stopporgan auf. An diesem Stopporgan liegt ein schwingbarer Trägheitskörper in seiner Ruhelage direkt an. Trifft nun der bewegte Körper auf das Stopporgan, dessen Masse gering ist, so wird durch dieses als elastischer Stoß die Bevfcgungsenergie auf den Trägheitskörper übertragen. Der Trägheitskörper macht einen Ausschlag» Die Trägheitsmomentc der beiden Körper sind so aneinander angepaßt, daß die Bewegungsenergie des bev/egten Körpers ohne Rückprallen in Stoßaugenblick von dem Trägheitskörper aufgenommen wird. Ein Nachteil dieser Anordnung ist wiederum der sehr große Aufwand, der nöt\Lg ist, um die bewegte Masse anzuhalten. Weiterhin ist ein Nachteil, daß bei periodischen Bewegungen des bewegten Körpers, bei der er jedesmal gestoppt worden soll, es notwendig ist, den Trägheitskörper nach jedem Ausschlag zur Anfangslage zurückzuführen. Ha die Anordnung möglichst schnell wieder einsatzbereit sein soll, muß der Trägheitskörper der Einwirkung einer besonderen Bremseinrichtung unterworfen werden, die den Ausschlag dos Trägheitskörpers und die Dauer desselben vermindert (s. DAS 1 029 866).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine schnellbewegte Masse schlagartig und nahezu prellungsfrei anzuhalten, wobei die Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden sollen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Prellraasse vorgesehen ist, auf die die anzuhaltende Masse aufprallt, daß die Prellirassc über eine Halterung uuo einem dämpfenden · Material so mit einen feststehenden Rahmen gekoppelt ist, daß sie um die Ruhelage der Halterung schwingen kann, und so dimensioniert ist, daß eic die Bewegungsenergie der anzuhaltenden Masse größtenteils übernimmt.

Die die anzuhaltende Hasse abbremsende Vorrichtung besteht also aus einer Prellmasso, die über eine Halterung au3 gut-dämpfenden Material, Z.B. Kunststoff, mit einem feststehenden Rahmen

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verbunden ist. Dio Kombination auo Prolimasso und Kunststoffhrl*;eiung soll im folgenden als Prellungsdämpfcr be- · zeichnet werden. Die Prcllmassc übernimmt beim Zusammenprallen nit der anzuhaltenden Masse deren Bewegungsenerg'ic fast vollständig, schwingt dann um ihre Ruhelage, wobei diese Schwingung durch die Kunststoffhalterung eehr racch £edürapft wird. Der Prellungsdämpfer übernimmt bei optimaler Dimcnsionicrung schon beim ersten Stoßvorgang mit der abzubremsenden Masse bis übci· 99# der kinetischen Energie» die dann vernichtet v/ird.

Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen besonders darin, daß der Prellungsdämpfer sehr wenig Kaum benötigt, so daß er sehr leicht überall eingebaut werden kann; daß seine Dtiapfungscigcnschaften im Temperaturbereich zwischen 20° und 70° C konstant lieh seine lebensdauer sehr hoch ist.

reich zwischen 20° und 70° C konstant sind und daß schließ-

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im weiteren anhand

von Ausführungsbcispiclen erläutert. Eo zeigen:

Fig. 1 die prinzipielle Wirkungsweise, .

Fig. 2 die Anwendung der crfindungsgemttßen Vorrichtung boi einen Druckwerk, das nach dem Stoßradprinzip arbeitet, zun prcllungsfroicn Anhalten dor RUokbewegung einer Feder,

Fig. 3 die Anwendung der crfindungsgemäßen Vorrichtung bei einen Druckwerk, das nach dem Stoßradprinzip arbeitet, zun nahezu prellungsfrcicn Anhalten dee Druckhammer bei seiner Rückbewegung,

Fig. 4 die Anwendung der erfindungsgemUßen Vorrichtung boi einen Druckwerk, das noch den Stoßradprinzip arbeitet, zun nahezu prcllungsfrcicn Anhalten der Druckhätcmcrbewcgungcn in einer anderen Auaführungaform.

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In Pig. 1 ist dio prinzipielle Wirkungsv;eiso der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Masse M1 falle aus einer gewissen Hoho auf die Masse M2, die sogenannte Prollmasso. Diese Hasse M2 ist über Kunststoffzapfen Z als Halterung mit einen feststehenden Rahmen R verbunden (Fig. 1a, Pig. 1b). Bein Aufprall der anzuhaltenden Masse M1 auf die Prellraasse ΙΊ2 wird diese in Schv/ingung versetzt. Die Masse M2 sei nun so dimenioniert, daß die den Stoß verursachende M a es ο M1 nur noch mit einer kleinen, jedoch erforderlichen Amplitude A zurückprellt. Würde r,amlich die Kasse M1 nach dem Stoßvorgang nicht mit der Auplitudc A zurückprellen, dann würde sie mit der nun schwingenden Masse M2 zusammenstoßen. Ein prellungsfreies Anhalten wäre dann nicht möglich» Die Dämpfung des Kunststoffes ist so ausgewählt, daß der Prellungsdämpfer vor den zweiten nunmehr sehr schwachen Stoß mit der Masse Mi-J wieder "beruhigt ist. Bei diesem zweiten Stoß gibt die Masse 1Ί1 nochmals einen großen Teil ihrer ohnehin schon geringen Rostenergie an den Prellungsdämpfer ab. Das Zusammenwirken der Kassen H1 und M2 ergibt sich sehr gut aus dem Diagramm_t der Fig. 1a. Hier ist in einem Koordinatensystem der Weg s, den die Hassen zurücklegen, über die Zeit t aufgetragen» Dio ausgezogene Kurve ist der Masse M1. d.h. der anzuhaltenden Kasse zugeordnet j die gestrichelte Kurve der Masse M2. Die anzuhaltende Masse H1 trifft bei s = O mit der Prellmasse K2 zusammen. Sie prallt mit der Amplitude A zurück und trifft dann ein zweites Mol wiederum bei s = O mit der Prellmasso I-I2 zusammen. Die Prolimasso ünernimmt nach dem Zusamrcenprall mit der Masse M1 doren Bewegungsenergie und führt eine gedämpfte Schv/ingung mit einer gegenüber der Masse M2 größeren Frequenz auo. Die Masso M1 kann noch ein zweites Mol - besonders, wenn die abzubremsende Geschwindigkeit sehr groß ist - , jedoch mit sehr kleiner Amplitude vom Prellungsdämpfcr abhoben. Ancchließend ober bleibt sie in Ruhe,

Durch einen zusätzlichen Bogronzungsanschlag B kann das Überschi/ingon doe Prollungsdäopfers in den Bewegungaberoich der

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abzubremsenden Haoso MI verhindert und die Schwingungczoit und SchwingungocijJ.itudo von M1 nochmals reduziert werden (o. Piß. 1b). Die Wirksamkeit und Funktionssicherhoit des Prellungsdäiupfero wird mit Hilfe deo Begrenzungsansehlagos B sonit weiter erhöht. Die Wirksamkeit des Begrenzungsan,. Schlages B ergibt sich aus den Diagramm zu Fig. 1b. Man sieht, daß die Prellmasse M2 nach dem Zusammenstoßen mit der anzuhaltenden Hasse M1 nur noch einö Schwingbewegung ^l nach der einen Seite ausführen kann-, weiterhin, daß die Kasse Mi nur liöcH einmal von Prcllungsdämpfer abhobt und dann in Ruhelage bleibt. Der Bcgrenzungsanschlag B kann so nahe an Prellungsdämpfer angeordnet sein, daß er als Ruheanschlag wirkt, d.h. den Prollungsdämpfcr sehr genau in seiner Ruhelage fixiert.

Die Masse M2 muß möglichst so dimensioniert sein, daß sie die gecante Bewegungsenergie der anzuhaltenden Masse M1 übernicnt. Es ergab sich, daß die Prcllmassc M2 größer sein muß als die Kasse M1. Der Einbau des Begrenzungsanschlagcs B bewirkt, daß das Kassenverhältnis zwischen M2 und M1 nicht mehr so groß sein muß wie bei der Vorrichtung ohne Bogrenzungcanschlag. Die Rüekprallamplitude A von M1 kann hier in Grenzfall annähernd auf O verringert werden, nicht jedoch die Beruhigungszeit, die allerdings ebenfalls verkürzt wird. Denn die Beruhigungezeit von der Masse M2 und sonit auch die von der anzuhaltenden Kasse M1 hängt haupt- _ sächlich von den Dürapfungsolgcnschaftcn und der Härte deo Kunststoffzapfens Z ab.

In Fig. 2 ist die Anwendung des Frcllungedämpfors bei einem Druckwerk gezeigt, das nach dem bekannten Stoßradprinzip (s.z.B. Feinwerktechnik 1963ι Hoft 3» S. 81 - 85) arbeitet. Das in Fig. 2 dargestellte Druckwerk wird nur ineov/oit~*beschr:ften, als co zur Darstellung der Erfindung notwendig ist. Bein Druckvorgang zieht der Magnot KG den Anker AK an, dadurch drückt dio Feder F1 die sogenanntο Koppelfeder KP zwi-

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sehen die Zähne des Stoßrades ST. Das Stoßrad ST "beschleunigt v/ieder die Koppelfeder KP und den Hammer H in Richtung auf den Typenträger TR zu. Nach dem Druckvorgang wird der Hammer H durch die Feder F2 v;ieder zurückgeholt. Gleichzeitig wird die Koppelfeder KF durch die Rückholfeder FR aus dem Bereich der Zähne des Stoßrades heraus nach oben bewegt. Die Koppelfeder KF muß in einer bestimmten Höhe angehalten v/erden. Dazu könnte z.B. ein Anschlag dienen. Dann aber würde nie Prellschwingungen nach dem Auftroffen auf den Anschlag ausführen. Um diese zu verhindern, wird der erfindungsgemäße Prellungsdämpfer über der Koppelfeder KF angeordnet. Die Koppelfeder KF ist nämlich an dem dem Stoßrad ST abgewandten Ende gebogen. Auf diesem gebogenen Teil liegt im Ruhezustand der Prellungsdämpfer PR1 nuf. Der Prellungsdämpfer PR1 ist über den Zapfen Z, der aus Kunststoff besteht, mit dem feststehenden Rahmen gekoppelt. Außerdem ist ein Stift B vorgesehen, der in einer Nut des Prellungsdämpfers PR1 läuft und als FührungBStift dient und evtl. gleichzeitig als Anschlag benutzt werden kann. Wird nun die Koppelfeder KF durch die Rückholfeder FR nach oben beschleunigt, dann trifft sie auf den Prellungedämpfer PR1 auf und Übergibt ihm den größten Teil ihrer Bewegungsenergie. Der Prellungsdämpfer PR1 führt hochfrequente Schwingungen um die Ruhelage des Zapfens Z herum aus. Da der Zapfen Z aus Kunststoff besteht, wird diese Schwingung sehr stark gedämpft.

In Fig. 3 wird bei einem Druckwerk, das ebenfalls nach dem Stoßradprinzip arbeitet und auf gleiche Art wie das Druckwerk in Fig. 2 aufgebaut ißt ein Prellungsdämpfer zum nahezu prellungsfreien Anhalten des Druckhammers H und der Koppelfeder KF verwendet. Der Prellungsdämpfer PR2 für die Koppelfeder KF ist dabei so ausgebildet, daß sie sowohl bei ihrer Bewegung nach unten zwischen die Zähne des Stoßrades als auch bei ihrer Rückbewegung mit dem Prellungsdämpfer PR2 zusammenprallt. Dazu ist in der Mitte des Prellungsdämpfers PR2 eine Aussparung vorgesehen, in der sich der gebogene i'eil der Koppelfeder KF befindet. Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 nimmt nämlich die

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Koppelfeder KP auf ihrem Weg zwischen die Zähne des Stoßrades ST die Rückholfeder RP mit. Die Rückholfeder RP prallt dabei auf den Stift T auf. Die dadurch entstehenden Prellungen der Koppelfeder KP werden bei der Anordnung nach Pig. 3 vermieden. Die Koppelfeder KP trifft nämlich auf eine der Seitenflächen der Aussparung des Prellungsdämpfers PR2 auf und wird durch den Prellungsdämpfer PR2 nahezu prellungsfrei angehalten. Bei der Rückbewegung der Koppelfeder KP trifft die auf eine andere Seitenfläche der Aussparung des Prollungsdampfers PR2 auf und wird auf entsprechende Weise - v/io in Pig. 2 beschrieben - abgebremst. Der Prellungsdämpfer PR2 ist ebenfalls über Zapfen Z aus Kunststoff mit dem feststehenden Rahmen verbunden, außerdem ist ein Stift BT vorgesehen zur Führung.· des Prellungsdämpfers PR2.

Zusätzlich ist in Pig. 3 ein weiterer Prellungsdämpfer PR3 vorgesehen, un den Druckhammer H auf seiner Rückbewegung nahezu prellungsfrei anzuhalten. Diese Rückbewegung wird durch die Feder P2 und die Rückprallenergie vom Typenträger TR bewirkt. Der Hammer trifft auf seiner Rückbewegung auf die Koppelfeder KP auf, hinter der unmittelbar der Prellungsdampfer PR3 angeordnet ist. Der Impuls des Hammers H wird über die Koppelfeder KP auf den Prellungsdämpfer PR3 tibertragen. Der deswegen schwingende Prellungsdämpfer PR3 wird auf die in Pig. 1 beschriebene Weise goiärapft. Dazu sind zwei Zapfen Z aus Kunststoff vorgesehen, die mit dem feststehenden Rahmen verbunden sind. Außerdem hat der Prellungsdämpfer PR3 eine längliche Bohrung, in der der Begrenzungsanschlag B lauft. Der Prellungsdämpfer PR3 ist so angeordnet, daß er in Bewegungsrichtung des Hammers schwingen kann. Bedingt durch den Begrenzungsanschlag B kann er allerdings nur eine Bewegung in einer Richtung von seiner Ruhelage aus, ausführen.

In Fig. 4 ist der Prellungsdämpfor PR4 auf einer der Längsseiten deo Druckhammers angeordnet. Er wird von dem Hammer H auf dessen RUckbev/egung mit der Nase NS mitgenommen. Hier

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wird also die Bewegungsenergie des Hammers unmittelbar auf den Prellungsdärapfer PR4 übertragen. Der Prellungsdämpfer PR4 ist über einen Zapfen Z aus Kunststoff wiederum mit einem festen Rahmen verbunden. Außerdem ist ein Anschlag B vorgesehen und ein Führungsstift N, der gewährleistet, daß der Prellungsdämpfer PR4 parallel zu der Bewegungsrichtung des Hammers H schwingt.

Die Halterung der Prellmasse kann auch dadurch erfolgen, daß auf der Seite der Prellmasse, die der Aufprallfläche entgegengesetzt ist, eine Platte aus Kunststoff befestigt ist und diese Platte dann mit dem feststehenden Rahmen gekoppelt ist.

Ähnliche Prellungsdämpfer können z.B. bei direkt elektromagnetisch.· betätigten Druckwerken zur Dämpfung der Ankerprellungen verwendet werden» Die o'rfindungsgemäße Vorrichtung kann überall dort angewendet werden, wo schnellbewegte Massen schlagartig und nahezu prellungsfroi angehalten v/erden sollen.

12 Patentansprüche
4 Figuren

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Claims (12)

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1. Vorrichtung zum schlagartigen Anhalten von schnellbewegten Hassen bei mechanischen Druckern, dadurch gokennzeichnot, daß eine Prellraasso (M2) vorgesehen ist, auf die die anzuhaltende Masse (Ml) aufprallt, daß die J*rell massc (M2) über eine Halterung aus einem dämpfenden Material so mit einem feststehenden Rahmen (R) gekoppelt ist, daß sie um die Ruhelage der Halterung schwingen kann, und so dimensioniert ist, daß sie die Bewegungsenergie der anzuhaltenden Masse größtenteils übernimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzelohnet* daß die Prellmaoscc; (M2) aus Metall besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 o4@$· 2., ftaäuroh gekennzeichnet, daß die Haltea?i*nf awp f»S'1«8*o££ besteM.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3,

zeichnet, daß in Schv/ingungsrichtung der Prellmaeee (M2) ein feststehender Anschlag (B) so aa&eorinet ist» .&& Äste Masse auf der Seite, auf tier die anzuhaltende Masee auf sie auf trifft, bein Schwingen auf dom. Anschlag (Ä) #«£»· prallt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gelcennzeiciteet,, daß der Begrenzungsanschlag (B) so nahe mz Prellmooee (II2) angeordnet ist, daß er die Prcllmaese (M2) genau in ihrer Ruhelage fixiert.

6. Vorrichtung nach einem fter voa?heir#Ä«BÄeii dadurch gekennzeichnet,, daß els Jlalteüiöiif Zapf esa vorgesehen sind, die in eine oder roehirejre Bohrungen Prollraasse (112) hinäinristogesiiecict simi uüä wft* stehenden Rahmen (jR) gekoppelt sind.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prelliaasse eine Nut enthält, in der ein Stift läuft, der gleichzeitig zur Führung der Prellraasso(M2) und als Anschlag dient.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prellraasse (^rA?) so ausgebildet ist und so nit Zapfen (Z) mit dem feststehenden Rahmen (R) gekoppelt ist, daß sie zwei anzuhaltende, sich in verschiedener Richtung bewegende Massen schlagartig anhält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 Ms 7,"bei der die anzuhaltende Masse ein Druckhammer eines mechanischen Druckers ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Prollmasse auf der dem Typtenträger (SR) abgewandten Seite des Druckhammers (H) so angeordnet ist, daß sic nach Aufprallen des Druckhamnors (H) in Bewegungsrichtung dea Druckhammers schwingen kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die anzuhaltende Kasse ein Druckhammer eines mechanischen Druckers ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Prollmasse an der Längsseite des Druckhammer (H) so angeordnet ist, daß er durch eine an den Druckhammer (H) angebrachte Nase (NS) in Schwingungen versetzt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die anzuhaltende Kasse die Koppelfeder eines nach dem Stoßradprinzip arbeitenden Druckers ist, die zur Beschleunigung des Druckhammers zwischen die Zähne eines Stoßrados geschoben wird und anschließend durch eine Rückholfeder wieder in ihre Ruhelage zurückgeholt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Prellniasse über einen gebogenen Teil der Koppelfeder (KF), das am zua Stoßrand entgegengesetzten Ende der Koppelfeder liegt,so angeordnet ist, daß er nach Aufprallen

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der Koppelfeder (KP) in Bewegungsrichtung der Koppelfeder schwingen kann.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die ansuhaltendo Masse die Koppelfeder eines nach dem Stoßradprinzip arbeitenden Druckers ist, die zur Beschleunigung des Druckhammer zwischen die Zähne eines Stoßrades geschoben wird und ancchließond durch eine Rückholfeder wieder in ihre Ruhelage gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Prellmasse in ihren mittleren Teil eine Aussparung hat, daß das gebogene Ende der Koppelfeder (KP) so in dieser Aussparung angeordnet ist, daß es sowohl bei der Bewegung der Koppelfeder {KP) zum Stoßrad (ST) als auch bei der Rückbewegung der Koppelfeder gegen eine der Seitenflächen der Aussparung aufprallt.

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