DE1916001A1

DE1916001A1 - Leistungsuebertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1916001A1
Application number: DE19691916001
Authority: DE
Inventors: De Csipkes Victor Rudolph
Original assignee: Pennsalt Chemical Corp
Current assignee: Pennwalt Corp
Priority date: 1968-03-29
Filing date: 1969-03-28
Publication date: 1969-10-16
Also published as: US3481156A; GB1264537A; FR2005039A1

Description

DIETRICH IWINSKY 28,3.1969

PATENTANWALT 5525-I.l/He.

8 München 21 - Goithordstr. 81

Telefon 561762

Pennsalt Chemicals Corporation, Three Penn Center Plaza, Philadelpha 2, Pennsylvania, USA '

"Leistungsübertragungsvorrichtung"

Priorität vom 29o März 1968 aus der USA-Patentanmeldung Ir. 717 315

Die Erfindung "betrifft eine Leistungsübertragungsvorrich- j tung mit'einer röhrenförmigen Umhüllung, die eine lange Meg- ;

same Welle aufnimmt, " j

Biegsame Weilern sind seit langem im Gebrauch zur Übertra- j gung von Leistung mit einer Drehbewegung«, Üblicherweise wird : ein viereckiges Ende oder ein Ende in einer anderen nichtkreis- j förmigen Form verwendet, um einen Antriebsanschluß mit den treibenden oder angetriebenen Elementen,an die die Welle angeschlossen werden soll, zu bilden. Die Enden der Welle werden gewöhnlich durch Schmieden viereckig gemachte Diese Formungsmethode erfaßt ebenfalls die Enden durch Zusammenführung der verschiedenen gewickelten Litzen, Zusätzlich können die Enden geschmolzen oder gelötet werden, um die Litzenerfietinoch sicherer zu halten. Die Welle wird auf ihre Länge durch einen Lichtbogen oder andere geeignete Schneidmittel geschnitten.«

Die bisher verwendeten Umhüllungen für eine solche biegsame Welle besitzen einen gleichmäßigen Innendurchmesser, der nicht nur den Wellendurchmesser überschreitet sondern ebenfalls größer als die Diagonale des viereckigen Endes ist» Dadurch kann beim Zusammenbau das viereckige Ende der Welle durch die Umhül-

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lung geführt werden. Durch das große radiale Spiel zwischen der Welle und der Umhüllung entsteht beim Betrieb jedoch ein starkes Geräusche

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung · der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Y/elle und die umgebenden Objekte geschützt sind und die beim Betrieb eine nur sehr geringe Geräuschentwicklung aufweist. Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenen Vorrichtung vor allem dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß auf der Innenfläche der Umhüllung Längsnuten vorgesehen sind, die die Welle lagernde ; Längsrippen festlegen·

Durch die Verwendung der Hüten kann das Spiel zwischen der Welle und den sie tragenden durch die Nuten festgelegten Rippen sehr klein gehalten werden, wodurch Abnutzungserscheinungen stark verringert und das beim Betrieb auftretende Geräusch >. sehr gering gehalten ist» In einer experimentellen Untersuchung wurde eine Geräuschverminderung um 24 Dezibel gegenüber _; den bisher bekannten Vorrichtungen festgestellt« \

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen , Vorrichtung besteht darin, daß in der Umhüllung eine aus Draht-j litzen gebildete Schicht zwischen inneren und äußeren Schichten aus Kunststoff angeordnet ist, '■

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die innere Schicht aus mit Graphit imprägniertem Nylon-Werkstoff bestellt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Hüten ein Schmiermittel enthalten·

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsge-

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mäßen Vorrichtung besteht darin, daß das Schmiermittel eine Mischung ist, die hauptsächlich aus Cl in einer polymeren Matrix "besteht„

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Rippen und die ITuten um die Längsachse der Umhüllung npiralig verlaufen.

Eine weitere vorteilhafte Aueführung sflbrm der erfinuungsgemäßen Vorrichtung "besteht darin, daß die Welle zwischen ihren Endteilen einen allgemein kreisförmigen querschnitt aufweist und von den Längerippen der Umhüllung getragen wird und daß mindestens ein Endteil einen niehtkreisförnigen Querschnitt aufweist ο . ■■

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfinrun^sgemäßen Vorrichtung besteht uarin, daß das Endteil.mit nichtkrelsf önnigem Querschnitt eine maximale Abmessung senkrecht zur ',<elleiiach.se aufweist, die v/esentlich größer als der durchmesser des mittleren Teils der './eile ist«,

Eine i.'eitere vorteilhafte Ausführungsform der erfineungsgemäßen vorrichtung besteht darin, dass das Endteil mit nichtkreisförmigem querschnitt eine derartige J?orm aufweist, daß es in den Längsnuten durch die Umhüllung geführt werden kann,,

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungbgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß ein Endteil der Welle einen allgemein quadratischen Querschnitt aufweist, dessen Diagonale den Durchmesser des mittleren Teils der Welle überschreitete

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäß en Vorrichtung Oasteht darin, daß ein Antriebselement an ein endteil der /eile und ein weseliwinäigkeitsniesser an das

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andere Ende ansc...ließbar . ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungs-' gemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Welle eine oder men- ; rere Wicklungen eines fest gewickelten Drahtes umfaßt« '

Eine v/eitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungs- [ gemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die \7icklungen abwechselnd; in anderen Richtungen gewickelt sind_β j

lane weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungs- \ gemäßen Vorrichtung besteht darin., daß die Längsrippen und die ^: Welle eine Gleifcpassung bilden« ;

Eine weitere "/ortiiiiiii^te Ausführungsform der erfindungs- : gemäßen Vorrichtung besteh^ darin« - daß die Sndteile der Welle '.; aus der Ujsiiüllung her ausrasen» - ;

Sine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungs- ·

gemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Längsrippen die ;'

nichtkreisförmigen Eiidteile der V/elle radial überlappen und _;:

daß sich die Oberfläche der L'ndteile in einem größeren Abstand ^; von der V7ellenach.se als die die ",/eile berührende Oberfläche

eier Länj-si'ippen befindet» , ^:

V/eitere Herkmale und durch sie erzielte Vorteile gehen ' aus der Beschreibung der Zeichnung hervor _s in der beispiels- ^; ?/eise gewählte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrich- ^: tung schematisch veranschauliclit sind» Bs zeigen? .;

β 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ! die zwischen ein angetriebenes Element und ein treiben- j des Element geschaltet ist, :

2 eine Querschnittsansicht nach Linie 2-2 der Figo 1, in ;_:

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der die erfindungsgemäße Vorrichtung in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, wobei das quadratische Ende der Welle gestrichelt eingezeichnet ist_s

Fig₀3 eine Querschnittsansicht einer bisher bekannten Leistungsübertragungsvorrichtung und

Fig„4 eine teilweise Ansicht einer in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten V/elle mit zur Veranschaulichung von Konstruktionseinzelheiten weggebrochenen Teilen»

Die in Figo 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ist zwischen ein treibendes Element 12 und ein angetriebenes Element 14 geschaltete Es ist zu bemerken, daß beide -Elemente 12 und 14 innerhalb des Gehäuses eines Gerätes drehbar angeordnet sind, das gestrichelt dargestellt und jeweils mit den Bezugsziffern 16 und 18 bezeichnet ist» An jedem Ende der Leistungsübertragungsvorrichtung 10 sind passende Verriegelungsorgane 20 oder dergl₀ vorgesehen um die Enden der Lei— stungsübertragungsvorrichtung 10 in ihrer Stellung gegenüber, den zugehörigen Geräten 16 und 18 zu sichern,, Das Gerät 16 kann ein Automobilgetriebe und das Gerät 18 ein Geschwindigkeitsme3-> gerät sein_Q

Die in Fig, 2 im Querschnitt dargestellte Ausführungs— form der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt die biegsame VeI- * Ie 22j die von einer vielschichtigen röhrenförmigen Umhüllung 24"; umgeben ist und sich darin drehen kann und Leistung oder Drehbe-' wegung über die quadratischen Enden zwischen dem treibenden und getriebenen Element 12 und 14 überträgt«, Jedes quadratische Bn- \ de 25 hat eine diagonale Abmessung b senkrecht zur Längsachse ; der Ytelle 22«

Die Umhüllung 24 ist ein vielschichtiger Röhrenaufbau mit einer Zwischenschicht 26 aus geflochtenem Draht, die zvjx—

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sehen einer äußeren oder Deckschicht 28 aus Vinyl und einer Innenschicht 30 aus Kunststoff angeordnet ist« In der Zwischenschicht 26 kann statt geflochtenen Drahtes auch Drahtlitze verwendet werden» Die Innenschicht 30 bestellt aus ITylon-'./erkstoff »■
Ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit einer Innenschicht 30 erreicht, die aus Kylon-Y/erkstoff "besteht, der mit Graphit imprägniert ist» Das radiale Spiel zwischen dem inneren Teil der
Welle 22 mit kreisförmigem Querschnitt und der anliegenden Innenschicht 30 der umgebenden Umhüllung 24 ist mit a bezeichnet _o Die röhrenförmige Umhüllung 24 kann auch vollständig aus
Kunststoff, wie Nylon oder graphitimprägniertem jjylon bestehen« _:

Die in Jig« 4 dargestellte "biegsame Welle 22 besitzt eine
Anzahl von Wicklungen aus fest gewickeltem Draht. Die erste
Wicke lungs schicht 32 ist auf einem geraden Drahtkern oder Dorn
34 aufgewickelt» Dann sind jeweils zweite und dritte Wickelungen 36 und 38 (und zusätzliche Schichten) in abwechselnden Sichtungen aufeinander gewickelt bis der AttSendurchinesser d erreicht wird. In dieser Herstellungsv/eise können gleichmäßige oder große ^; Längen der Welle hergestellt werden, von der bestimmte Längen
für kommerzielle Zwecke abgetrennt werden, können» Der "/fellen— ■ körper kann in bestimmten Abständen geseinaiedet v/erden, um zu- } sammengepreßte Bereiche zu bilden, in denen die Drahtlitzen der-· art fest zusammengedrückt oder gequetscht sind, daß sie sich ; verziehene Danach wird die Welle in der Kitte der Länge des zu- j sammengedrückten Bereichs abgetrennt· Ein solcher Bereich wird i dadurch in den beginnenden Endteil einer Uelle und den auslau— ! fenden Endteil einer anderen Welle geteilt, j

Die abgetrennten Enden 25 der T/elle sind zusammengeschmol 4 zenj um die Litzen aneinander festzuhalten Bs hat sich heraus-* ! gestellt, daß ein Lichtbogen diese Schmelzung gleichzeitig mit i

dem Abschneiden der Welle durchführen kann» Dazu v/irü bei der ■ verwendeten quadratischen Form das SMe 25 zv'isehen einander

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gegenüberliegenden Backen einmal gequetscht, dann die Y/elle um 90° gedreht und dann das durch die erste Quetschung nach ■ . außen gedrückte Material nach innen gequetscht, so daß ein Endteil 25 mit quadratischem Querschnitt gebildet wird, dessen Diagonale den Durchmesser d.des ungepreßten oder niehtge-.-schmiedeten Teils der "./eile 22 überschreitet.

In Fig. 3 sind die Teile der bekannten Vorrichtung mit ; gleichen Besugsaiffern v/ie die entsprechenden Ieile der erfin- \ dung s gemäß en Torrichtung versehen,, Bei der in Figo 3 dargestellten bekannten Vorrichtung befindet sich zwischen der biegsamen. .-Stelle 22* uTi& der Ifeiirüllmig 24^s ein großes radiales Spiel a^!, Ia S^lig₀ 3 ist ebenfalls der quadratische: Querschnitt des Indes 25^? der Welle 22¹ gestrichelt dargestellt«, Aufgrund der großen Abmessung etsr Diagonale b^! muS der Innendurchmesser der Umhüllung 24' groS ganug sein« um das quadratische jinde 26^f .lurch die Umhüllung fülirea au lassen^

Aus vors teilendes ergibt s IeIi₅ öaB da& Ί^αΐϊ,ώΐ überschreitende Spiel a¹ der in ?ig₀ 3 dargestellten Vorrichtung aus dem Verfahren zur Bildung von quadratischen Enden und Abschneiden der ',/eilen abgeleitet wurde« In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein derart groiBes Spiel vermieden und dadurch der beim Betrieb der Vorrichtung auftretende Geräuschpegel herabgesetzte

Dazu besitzt die Umhüllung 24 vl&ü. insbesondere die innere Schicht 30 eine Anzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten 40p die über die gesamte Länge der Umhüllung von einem zum anderen 3ade laufen* V/ie in Pig„ 2 dargestellt, sind genau- ' soviele Hüten 40 in der Umhüllung 24 vorgesehen, wie das Snde | der Y/elle Ecken oder Teile mit nichtkreisförmigem Querschnitt i besitzt, die sieh in größerem Abstand von der (7ellenach.se als ; die Oberfläche des mittleren Schaftteils, der kreisförmigen !

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Querschnitt besitzt, befinden» Es ist jedoch möglich, noch mehr
Nuten 40 vorzusehen» Beispielsweise ist es mit dem dargestellt ; ten Endteil 25 mit vier Ecken ebenfalls möglich, eine wirkungs- ' volle Vorrichtung mit acht voneinander in gleichem Abstand be- ■ findlichen Nuten 40 zu erhalten, wenn die Ecken mit den Nuten
übereinstimmen. Für ein Endteil 25 mit dreieckigem Querschnitt I können beliebig 3, 6 oder 9 Nuten oder eine beliebige abgeleitete Anzahl durch Multiplikation der Anzahl der herausragenden , Ecken mit einer ganzen Zahl verwendet werden«

Die Erfindung ist insbesondere dann anv/endbar, wenn die _;

Abmessung der Diagonalen b den Wellendurchmesser & um einen ; merkbaren Betrag - in der Größenordnung von 0,005 Inch und mehr—

überschreitet« Die derart angeordneten Nuten 40 legen genauso- ,

viele die Welle berührende läagsrippen 42 auf der Innenfläche :

der Umhüllung 24 fest» Zwischen den Kippen und der Welle liegt ,

eine Gleitpassung von beispielsweise O₀002 Inch» ;

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird die Durehfüh- !

rung der Ecken des Wellenendes 25 in Längsrichtung durch die: j

Hüten 40 der Umhüllung ermöglicht, bis das V/ellenende 25 aus ',

dem Ende der Umhüllung 24 herausragt, während die Rippen 42 die ^:

Außenfläche der Welle 22 umfassen und deren loses Umherschla« [-gen innerhalb der Umhüllung vermeiden» Eine anschmiegend sitzen-·

de Umhüllung.ist daher teilweise der Grund für die beim Betrieb ■

auftretenden niedrigeren Geräuschpegel, die in einigen experi- :

mentellen Anwendungen um 24 Dezibel niedriger als bei den be- :

kannten Vorrichtungen liegen. Diese Gerätischverringerung ist _:

ein außergewöhnlicher Vorteil» Das Ausmaß der. Geräuschverringe- ^; rung ist unerwartet groß«, IDs wird angenommen, daß durch Verringerung der in Berührung befindlichen reibenden Flächen ein
Beitrag zur Geräuschiierabsetzung oder Geräuschdämpfung erhalten wird.

Die Hippen 42 und/oder IJuten 40 können statt nur in

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Richtung ebenfalls spiralig um die Längsachse der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet sein«. Die Enden 25 der Welle können ebenfalls dreieck- oder vieleckförmigen Querschnitt aufweisen. Weiterhin kann die Umhüllung 24 vollständig oder teilweise aus anderen Kunststoffen, wie Teflon, Poliäthylen, Delrin Od₀ derglp bestehen»

Es ist zu bemerken, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der zwischen diametral einander gegenüberliegenden Rippen 42 gemessene Innendurchmesser der Umhüllung größer als die Diagonale b des Endes 25 der Y/elle 22 ist„ Dadurch ergibt sich der Vorteil des leisen Betriebes durch eine solche Umhüllungskonstruktion in den Fällen, bei denen sich das Wellenende 25 und die nach innen erstreckenden Rippen 42 beim Zusammenbau der Vorrichtung nicht radial überlappen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin_f daß sie durch Schmiermittel, die sich in den Hüten 40 befinden, besonders gut geschmiert werden kann. Ein für diese Anwendung passendes Schmiermittel ist eine Ölmischung (gewöhnlich 92 bis 98 G-ewichtsprozent) in einer polymeren Matrix, . Eine derartige Schmiermischung hat eine hohe Schmierbeständigkeit und liefert Öl in einem geregelten Maß zu den Lagerflächen der Vorrichtung« Sie ist in einem großen Temperaturbereich verwendbar« Schmiermittelmischungen dieser Art liefern das Schmiermittel kontinuierlich zu den sich berührenden Flächen aus einer angrenzenden Kammer ohne Verwendung von Dochten oder imprägnier«; ten Fasern, jedoch mit der gleichen Wirksamkeit wie bei der Verwendung von Dochten od«> dergl₀ Sine derart geschmierte Vorrichtung arbeitet mit geringerem Reibungswiderstand bei der Umdrehung der 'VeIIe₅ Sie arbeitet ebenfalls leiser als olme Verweil« dim;: eUier aoloiien 3ciir.ile .:-il. ..

Claims

Patentansprüche;

Leistungsübertragungsvorriehtung mit einer röhrenförmigen
Umhüllung, die eine lange biegsame Welle aufnimmt, dadurch ■ gekennzeichnet, daß auf der Innenfläche der Umhüllung (24) \ Längsnuten (40) vorgesehen sind, die die T/elle (22) lagern—' de Längsrippen (42) festlegen»

2, Leistungsübertragungsvorrichtung mit einer röhrenförmigen
Umhüllung nach Anspruch 1 mit einer Umhüllung in einer viel-; schichtigen Röhrenkonstruktion._p dadurch gekennzeichnet, daß ■ in der Umhüllung (24) eine aus Drahtlitzen gebildete Schicht, (26) zwischen inneren und äußeren Schichten (30, 28) aus
Kunststoff angeordnet ist. ;

I 3* Leistungsübertragungsvorrichtung mit einer röhrenförmigen j Umhüllung nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die .

.innere Schicht (30) aus mit Graphit imprägniertem liylon-Y/erkl

stoff besteht» ;

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4-0 LeistungsübertragungSTorriehti2]ttg mit einer röJarenförmigen j Umhüllung nach einem ä®v &nspz-üQh.& 1 "bis 3_S ä&ünrch. gekenn« j zeichnet, daß die Unten (40} ein Schasierr-iittel enthalten« -. \

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in einer polymeren Matrix besteht,

6. Leistungsübertragungavorrichtung mit einer röhrenförmigen Umhüllung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, da3 die Hippen (42) und die Nuten (40) um die Längsachse der Umhüllung (24) spiralig verlaufen«

7» Leistungsiibertragungsvorrichtung mit einer röhrenförmigen Umhüllung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die '.,'eile (22) zwischen ihren 3ndteilen (25) einen allgemein kreisförmigen Querschnitt aufweist und von den Längsrippen (42) der Umhüllung (24) getragen wird und daß mindestens ein ülndteil einen niehtkreisf örmigen Querschnitt aufweist«

8» Leietungstibertragung£--vorriclitung mit einer röhrenförmigen Umhüllung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß das Endteil (25) mit nichtkrexsfQriBigem Querschnitt eine maximale Abmessung senkrecht zur ¥ellenaulis& aufweist, die wesentlich größer als der Durchmesser des mittleren Teils der Velle (22) ist,

9. LeistungsiVbertragungsvorriclitung mit einer röhrenförmigen -Umhüllung nach Anspruch 8_f dadurch gekennzeichnet, daß das JJn&teil (25) mit niehtkreisförnigem Querschnitt eine derartige iOris aufweist, daß es in den Längsnuten (40) durch die Umhüllung (24) geführt werden kann»

10o Leistungsübertragung^vorrichtung mit einer röhrenförmigen Umhüllung nach einem der Ansprüche 7 "bis 9, dadurch gekenn- : seiciinet, da? ein Endteil (25) der 'JeHe (22) einen allge~ mein quadratischen ^uerschnitt aufweist, dessen Diagonale den JDureluseeser des mittleren Teils der T/elle (22) über-

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11o Leistungsübertragungsvorrichtung mit einer röhrenförmigen Umhüllung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebselement (12) an ein Endteil (25) der Welle und ein Geschwindigkeitsmesser an das andere Endteil anschließbar Ist_e

12ο LeistüngsübertragungBvorrichtung mit einer röhrenförmigen Umhüllung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die V/elle (22) eine oder mehrere Wicklungen (38, 36^ 32) eines fest gewickelten Drahtes umf£ißt_P

13· Leistungsübertragungsvorrichtung mit einer röhrenförmigen Umhüllung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die V/icklungen (38, 36, 32) abwechselnd in anderen Richtungen gewickelt sinde

14« Leistungsübertragungsvorrichtung mit einer röhrenförmigen Umhüllung nach einem der Ansprüche 7 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen (42) und die Welle (22) eine Gleitpas sung bilden,,

15. Leistungsübertragungsvorrichtung mit einer röhrenförmigen ..Umhüllung nach einem der Ansprüche 7 bis 14» dadurch g ekennzeichnet, daß die Endteile (25) der JeIIe (22) aus der Umhüllung (24) herausragen₀

16. Leistui.gsübertragungsvorrichtung mit einer röhrenförmigen Umhüllung nach einem der Ansprüche 8 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen (42) die nichtkreisförmigen Endteile (25) der Uelle radial überlappen und daß sich die Oberfläche der Endteile (25) in einem größeren Abstand von der V/ellenachse (22) als die die !felle berührende Oberfläche der Längerippen befindet.

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