DE1998766U

DE1998766U - Vorrichtung zum uebertragen der bewegung einer antriebswelle auf eine anzutreibende welle unter dichter durchfuehrung durch eine wand

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Publication number: DE1998766U
Application number: DE1998766U
Authority: DE
Original assignee: GROUPEM NT ATOMIQUE ALSACIENNE
Current assignee: GROUPEM NT ATOMIQUE ALSACIENNE
Priority date: 1962-11-13
Filing date: 1968-09-27
Publication date: 1968-12-19
Also published as: FR1347160A; LU44808A1; GB1006414A; BE639861A; US3289484A

Description

Patentanwälte "Ä. 5 / / h ^ ;j *<//'. S. I ύ

Dipl.-lnp.R. Beotzu. 410-9068P-ZjP(Y) 26.9.1968

Dipl.-!ng. Lomorechi

München 22, Stelnsdorfstr. 10

& 28 982/470 Gbm

Vorrichtung sam Übertragen der Bewegung einer Antriebswelle auf eine anzutreibende Welle unter dichter Durchführung

durch eine Wand

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen der Bewegung einer Antriebswelle auf ein* anzutreibende Welle unter dichter Durchführung durch eine Wand, deren Durchgangsöffnung voa einem Ende einer drehkörperförmigen, elastischen Membran umgeben ist, die mit ihrem anderen Ende ein Zwischenglied umfaßt, auf dessen Symmetrieachse von beiden Seiten her die Wellen mit gleicher Exzentrizität drehbar angreifen, wobei das Zwischenglied, das um die Achse der sich drehenden Antriebswelle eine kreisende Bewegung ausführt, mit einem koaxial angeordneten Zahnrad fest verbunden ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (brit.Pat.873 137) wird eine von der Antriebswelle abgeleitete aad mittels eiaes Getriebes in ihrer Richtung umgekehrte Bewegung auf das Zwischenglied übertragen, wobei das übersetzungsverhältnis so gewählt ist, daß eine Winkelverdrehung des Zwischengliedes und somit der Membran tzüterbleibi;. Bei diener Oekanwzen JLamführungsform stellen die verschiedenen Zahnräder des Getriebes zur Vermeidung einer Drehung des Zwischengliedes sowie die

Lägerungen dieser Zahnräder einen erheblichen Aufwand dar.

Es ist auch bekannt (zweiter Zusatz Nr. 78 358 zur franz. £at. 1 248 634)das Zwischenglied mittels einer Oldham-Kupplung zu führen, so daß es nur eine kreisende nicht- aber eine Dreh= bewegung um die eigene Achse ausführt. Hierdurch wird zwar nicht wie bei der weiter oben beschriebenen Ausführuegsform eine von der Antriebswelle abgeleitete Bewegung in ihrem Drehsinn umgekehrt und auf das Zwischenglied übertragen, wodurch der Aufwand vermindert wird, jedoch ist eine Oldham-KuppluBg für die Übertragung schneller Drehbewegungen bei einer größeren Exzentrizität der an den Wellen angeordneten Mitnehmerzapfen, wegen der großen Reibungskräfte innerhalb der kreuzweise angeordneten Führungen nicht geeignet.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung von Zahnrädern eine Führung des Zwischengliedes mit -einem möglichst geringen konstruktiven Aufwand zu ermöglichen^

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erläuterten Art neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß das mit dem Zwischenglied fest verbundene Zahnrad über ein Vorgelege mit einem gehäusefesten, koaxial zur Antriebswelle liegenden Zahnrad drehfest gekuppelt ist. Hierdurch ist eine Führung des Zwischengliedes gegftha/P-f P.n _ rlio τη-ί -f: a-a-n-incron Ήα«"1 ·? ηΤηα-η MitteXH SUS-w σ *■ ■ ■ ■"""""^y τβ^.-** W^* i^w.^.^.**!^-»·-** ^V**^IA^-^4>WUVU .**-■· «· · w.t.fc» ■—

kommt, eine geringe Reibung und damit einen hohen Wirkungsgrad aufweist und auch £ höhere Drehzahlen geeignet iet, Da gemäß

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dem Grundgedanken der Neuerung, der in einer Kupplung eines gehäusefesten Zähnrades mit dem am Zwischenglied befestigten Zahnrad besteht, ist das zur Kupplung notwendige Vorgelege

J₁ auf eine äußerst einfache Ausführung beschränkt, die keinerlei

»j Zahnräder für eine Umkehr von Bewegungen bedarf.

Nach einer Weiterbildung der !Teuerung weist das Vorgelege eine in einem Kurbelarm der Antriebswelle gelagerte Vorgelege-

welle auf, die entweder an ihrem unteren und oberen oder nur

S an ihrem oberen Ende ein fest angeordnetes Zahnrad trägt.

Einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung zufolge ist das

Swischengiieä als becherförmiger Baukörper mit einem Flansch und einem in Richtung der Symmetrieachse verlaufenden Endzapfen ausgebildet. Dabei kann in. vorteilhafter Weise in dem becherförmigen Bauteil ein Exzenterzapfen der Antriebswelle bzw. 'der anzutreibenden Welle drehbar gelagert sein, während der : jJBndzäpfen in dem einen Falle in eineäi Kurbelarm der anzutreibenaJ den Welle bzw. in dem anderen Falle in einem Kurbelarm der Antriebswelle drehbar aufgenommen sein. Mit dieser Ausbildung ist ein baulich einfaches Zwischenglied für die Koppelung der beiden fellen geschaffen, wobei an dem Flansch des becherförmigen Bauteils die vorzugsv/eise als Faltenbalg ausgebildete elastische Membran befestigt werden kann.

In allen Fällen, in denen an der Kupplungsstelle zwischen der Antriebswelle und der anzutreibenaen Welle wenig Platz in

seitlicher Richtung vorhanden ist, empfiehlt es sich, das fest mit dem Zwischenglied verbundene Zahnrad an dem becherförmigen Bauteil anzuordnen und dabei eiae Vorgelegewelle zu verwenden, 'die Sn ihren peiden Inäen fest angeordnete Zahnräder sur Führung des Zwischengliedes gegenüber dem gehäusefesten Zahnrad trägt.

Wenn der Platsbedarf in seitlicher Richtung an der Kttpplun,gs~ stelle zwischen der Antriebswelle und der anzutreibeaden Welle nicht in so starkem Maße beschränkt werden muß, so kann eine vom baulichen Aufwand noch einfachere Ausführungsform gemäß

der Feuerung zur Anwendung kommen, bei- der der Endzapfen durch :

- i den Kurbelarm der Antriebswelle hindurchfaßt und an seinem 1

freien Ende das mit dem Zwischenglied fest verbundene Zahnrad ^trägt. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, eine Vorgelegewelle zu verwenden, die nur an ihrem oberen Ende ein Zahnrad trägt, so daß das untere Zahnrad eingespart werden kann.

Bei sämtlichen bisher erläuterten neuerungsgemäßen Ausgestaltungen kann die Yorgelegewelle entweder parallel zur Achse der Antriebswelle oder gegenüber dieser geneigt angeordnet sein. Die geneigte Anordnung der Vorgelegewelle kommt vorwiegend dann zur Anwendung, wenn eine besonders ,gedrängte Aus füh rungs form erforderlich ist,

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der !Teuerung ist der Exzenterzapfen der anzutreibenden Welle koaxial zur Welle ange-

ordnet und die Exzentrizität durch, eine Abbiegung der anzutreibenden Welle gebildet. Dabei ist die Biegung so ausgeführt, daß sie der Biegung der Membran wahrend der kreisenden Bewegung auf Grund der vorliegenden Exzentrizität entspricht.

Die Neuerung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.

Pig. 1 eine erste Ausfuhrungsform der Vorrichtung in schematischer Darstellung;

Pig. 2 eine geometrische Darstellung zur Erläuterung der Bewegungsverhältnisse der Vorrichtung each Pig.I>

Pig. 3 einp zweite Ausführungsform der neuerungsgemäßen

Vorrichtung; ι

Fig. 4 eine geometrische Darstellung zur Erläuterung der

Wirkungsweise der Vorrichtung nach Pig.3;

i Pig. 5 eine dritte Ausfiihrungsform der neuerungsgemäßen I

Vorrichtung;

Pig. 6 eine Variante der Ausführungsfonn nach Pig« 5J 1

Pig. 7 eine vierte Ausführungsform der neuerungsgemäßen !' Vorrichtung. '

In den unterschiedlichen figuren sind jewei3.s einander gleiche gj sisssdsr funktionell ss"fesⁿreob.e!i4e Bauteile esit gleiches Bezugszeichen bezeichnet worden.

Bei der einfachsten Auaführungsform nach Pig.1 umfaßt die Vorrichtung eine Antriebswelle 1, die eine Wand eines Gehäuses 2

durchquert und in einem Wälzlager 3 drehbar gelagert ist, das sich in einem fest an der Wand 2 "befestigten Lagerkörper "befindet. Mit diesem lagerkörper 4 ist er η Zahnrad 5 fest und unbeweglich verbunden, durch dessen Achse O die Antriebswelle ebenfalls hindurchgeht. An der Antriebswelle 1 sitzt ein Kurbelarm 6, der eine Buchse 7 trägt, welche als Lagerung für eine Vorgelegewelie 8 mit der Achse 0" dient, an deren beiden Enden je eines der Zahnräder 9 und 10 drehfest mit der Vorgelegewelle 8 verbunden sind.

Hinter dsas Kurbelarm 6 ist dis welle 1 seitlich abgebogen oder gekröpft, so daß ihre weitere Verlängerung eine gegenüber der Eingangeachse 0 exzentrisch versetzte Achse O¹ hat. 'Diese Verlängerung würde der anzutreibenden Welle 1¹ entsprechen, nachdem sie ein zweites Zahnrad 11 mit unveränderlicher Hichtungslage durchsetzt hat, das dichtend mit dem beweglichen Ende 12 einer beispielsweise als zylindrischer Faltenbalg ausgebildete verformbare Membran 13 festgelegt ist. Die verformbare Membran 13 kann sowohl ein Faltenbalg als auch ein biegsames Rohr oder auch ein Schlauch sein, dessen anderes Ende fest an der Wand eines nicht dargestellten Behälters oder Raumes festgelegt ist, in bezug auf den ein© absolute Abdichtung erzielt werden soll.

Die Erläuterung der Bewegungen der soeben beschriebenen Vorrichtung erfolgt unter Hinweis auf Fig.2:

Der Abstand zwischen der Drehachse 0 der Antriebswelle 1

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und der Exzenteraehse O^f der anzutreibenden Welle stellt die Exzentrizität der Ach.se des Kurbelarmes dar, welcher das Drehmoment von der einen auf die andere der "beiden ¥ellen überträgt. ¥enn die Achsen O¹ und O" (die gegenseitigen lagen der Achsen O,O¹ und O" sind unveränderlich) um die Achse O mit der Winkelgeschwindigkeit (A/ gedreht werden und wenn man das Zahnrad 11 mit der Winkelgeschwindigkeit -U/ um die Achse O¹ dreht, so wird sich irgendein radialer Yektor dieses Zahnrades, wie der Vektor O¹T, stets parallel zu «.ich selbst verschieben und das Zahnrad 11 wird ohne eigene Drehung gegenüber dem äußei'sn Raum auf einer Kreisbahn geführt; mit anderen Worten gesagt: dicees Zahnrad behält ständig eine gegebene Richtungslage. Es genügt dann, mit diesem Zahnrad das bewegliche Ende der verformbaren Membran 13 fest zu verbinden, damit die Membran 13 frei von allen Torsionsbeanspruchungen ist, die sich gegebenenfeile aus der Reibung in der das Drehmoment übertragenden Kurbelverbindung ergeben können.

Die einfachst© Weise, um diese Gleichhaltung der Richtungslage dauernd zu erhalten, d.h. eine vollkommen torsionsfreie Kreisbewegung des äußeren Endes 12 der Membran 13 zu erzielen, besteht darin, zwischen die Zahnräder 5 und 11 - wenn diese Zahnräder gleich sind - das Zahnrad 9 einzuschalten. Aus Gründen des Zusammenbauen und der Wirkungsweise kann man für diese Zahnräder geradverzahnte "zylindrische" oder Kegel-Zahnräder verwenden, sowie innere und äußere Verzahnungen mit unterschied-

lichen Zahnzahlen«, Es muß jedoch stets "bei Verwendung eines oder mehrerer Zwischen-Zahnräderpaare die folgende Bedingung gelten: die Winkelgeschwindigkeit des Drehmoment-Übertragungskurbelarines, der das Zahnrad 11 trägt, gegenüber dem Gehäuse muß gleich, aber entgegengesetzt zur Winkelgeschwindigkeit des Zahnrades 11 gegenüber dem umlaufenden Kurbelarm sein.

Die Vorrichtung kann selbstverständlich in unterschiedlichen Ausführungen gebaut werdön*

Bei der zweiten Ausführungsform, wie sie üie Pig.5 zeigt, trägt die Antriebswelle 1 zwei Kurbelarme 6 und 6¹, die in Lagerungen 7 und 7' enden, in denen zwei Vorgelegewellen 8 und 8' gelagert sind. An den oberen Enden dieser Wellen 8 und 8^f sitzen Zahnräder 9 und 9¹, die in ein fest mit deia Lagergehäuse 4 verbundenes Zahnrad 5 eingreifen« Hinter den beiden Kurbelarmen v/eist die Antriebswelle 1 eine Abwinkelung 1a -$uf» die beispielsweise die Form einer Kurbelwange hat, und an der ein Exzenterzapfen 1b der Antriebswelle sitzt, welcher in einen becherförmigen Baukörper eiees Zwischengliedes 14 hineinragt, der fest mit dem Zahnrad 11 verbunden ist. Der becherförmige Baukörper hat einen unterseitigen Endzapfen 15» welcher in eine Bohrung 16 eingreift, die sich in einer am Ende der anzutreibenden Welle 18 festgelegten als Scheibe ausgebildeten Kurbelarm 17 befindet.

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Der becherförmige Baukörper hat einen Flansch 14a, an dem das bewegliche Ende 12 eines im wesentlichen zylindrischen Faltenbaiges 13 befestigt ist, dessen anderes Ende an der Bodenplatte des Gehäuses 2 dichtend festgelegt ist. In den becherförmiges Bäiji£«rper des Sviisoüesgliedss 14 ist ein Nadellager ©ingebaut, in dessen inner© Bohrung der Exzenterzapfen 1b der Antriebswelle 1 eingreift.

Das Gehäuse 2 ist dichtend a& einem Behälter 20 befestigt, in bezug auf den eine vollständige Abdichtung erzielt ^werden soll.

Die Bewegungsweise dieser Vorrichtung ist in äej,· Fig. 4 veranschaulichtj sie ist grundsätzlich die gleiche wie die Bewegungsweise, die unter Hinweis auf Fig.2 beschrieben wurde.

Bei einer dritten Ausführungsform, die in Fig.5 dargestellt ist, trägt die Antriebswelle 1 zwei etwa radiale Kurbelarme 6 und 6*. Der Kurbelarm 6 trägt ein Lager 7» durch das eine Yorgelegewelle 8 hindurchgeht, an deren Enden die beiden Zahnräder 9 und 10* drehfest sitzen. Das Zahnrad 9 steht im Eingriff mit dem gehäusefesten Zahnrad 5 und das Zahnrad 10* kämmt mit dem Zahnrad 11*, das seinerseits an dem Zwischenglied 14* festgelegt ist, an dem das bewegliche Ende der Faltenbalg-Membran 13 dichtend befestigt ist.

Mit 21 ist der Endzapfen des Zwischengliedes bezeichnet, der in einem in dem Kurbelarm 6* vorgesehenen lager 7* drehbar

ist. Die Kurbelarme 6 und 6» sind zur Achse der Welle 1 geneigt, ebenso die in ihnen enthaltenen Lager 7 und 7¹, und sämtliche Zahnräder sind Kegelräder.

Die anzutreibende Welle 22 hat einen gebogenen Teil 22a, dessen äußeres Ende eines Bxsestergspfss 22b trägt, deü? in eise© Nadellager 19 drehbar gelagert ist, das in dem umgekehrten becherartigen Baukörper des Zwischengliedes 14^f sitzt. Die anzutreibende Welle 22 geht durch ein Wälzlager 23 hindurch, das yon dem Boden des Gehäuses 2 gehalten ist.

Bei einer Variante der dritten Ausführungsform, die in Fig.6 dargestellt ist, sind die Kurbelarme 6 und 6¹ senkrecht zur Antriebswelle 1 und die Torgelegewelle 8 führt durch ein Lager 7 hindurch, das parallel zur Antriebswelle gerichtet ist.

Das Lager 7¹ ist relativ zur Antriebswelle 1 geneigt und der in diesem Lager geführte Endzapfen 21 des Zwischengliedes that eine Neigung, die der des Endzapfens 21 in Pig.5 entspricht,. Bei dieser Variante sind die Zahnräder 5 und 9 gerade Stirnzahnräder und die Zahnräder 10* und 11* Kegelzahnräder.

Man kann auch eine Ausführung vorsehen, bei der das obere Ende der anzutreibenden Welle eine Schräglage hat, die der eines geneigten Lagers innerhalb des Kurbelarmes der Antriebswelle entspricht und sieh in einem Zwischenglied dreht, das fest mit Sem beweglichen Ende der Membran und dem zweiten Zahnrad mit

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fester Richtungslage verbunden ist, wobei ein Endzapfen des Zwischengliedes in einem von dem Kurbelarm der Antriebswelle getragenen lager drehbar ist. In dieoem Falle kann die Länge der beispielsweise als Faltenbalg ausgeführten Membran besonders klein gehalten werdöS.

Aus Gründen der Bearbeitung und der Wirkungsweise kann das geneigte, in dem Kurbelarm der Antriebswelle angeordnete Lager gegebenenfalls axial verschiebbar und auch gegenüber diesem Kurbelarm drehbar sein.

In einer vierten Ausführungsform, die in Fig.7 veranschaulicht ist; hat die Antriebswelle 1 nur einen, gegebenenfalls relativ zur Achse der Antriebswelle geneigten Kurbelarm 6. In dieseE Kurbelarm sind zwei lager 7 und 24 angeordnet, in denen ein Endzapfen 25 des Zwischengliedes 14' bzw, eine ,Vorgelegewelle 26 drehbar gelagert sind. Der Endzapfen 25 ¹ ist an seinem oberen Ende drehfest mit einem Zahnrad 27 ver-" ·.'■ bunden (das dem Zahnrad 11 der-Fig. 1 entspricht) und die Vorgelegewelle 26 mit einem Zahnrad 28. Das Zahnrad 27 kämmt mit dem Zahnrad 28 (welches den Zahnrädern 9 und 10 der Fig.1 entspricht) und dieses kämmt wiederum mit dem gehäusefesten Zahnrad 5.

^] _L Die Achsen des Endsapfens 25 und der Vorgelegwelle 26 haben

P unterschiedliche Neigungen, und die Zahnräder 5, 28 und 27 ent-

sprechende Kegelwinkel.

Der Endzapfen 25 ist im it seinem unteren Ende starr mit einem umgekehrt becherartigen Blaukörper des Zwischengliedes 14' verbunden, an dem das bewegliche Ende 12 der als Faltenbalg ausgeführten Membran 13 befestigt ist. Die anderen Bauelemente dieser Vorrichtung entsprechen den is Pig*5 und 6.

Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung tritt das Zahnrad.· 27 an die Stelle des zweiten Zahnrades mit bester Richtungslage und dasZahnrad 28 an die Stelle der Zwischensahnräder.

In den Pig. 3»5»6 und 7 ist die absolute A'bdichtune !»wischen den Räumen I und II durch das eine Trennwand zwischen den Wellen bildende, seine Rlchtungs- oder Drehwinkellage etets beibehaltende Zwischenglied 14 (PiC*3) oder 14* (Fig.5, 6, 7) in fester Verbindung mit der verformbaren Membran 13 gesichert.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei den Ausführungsformen, nach den Pig.5 und 7 die Beanspruchungen in der Membran bz*. dem Paltenbalg oder Schlauch am geringsten sind. Das Biegemoment öder - was auf das gleiche herauskommt - die Biegung, ist minimal und die Scherbeansprucnung (Torsion) gleich Full. Überdies ist der Krümmungs- oder Biegehalbmesser der Membran (bezogen auf deren Achse) konstant und es ist möglich, dem Ende der anzutreibenden Welle die Form eines Abschnittes eines Rotationsringkörpers zu geben, wie es diese Figuren zeigen, was wiederum gestattet, bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten in der Antriebsbewegung eine Führung der Membran von innen her zu erhalten.

Claims

RA.577 643*27.9.68 Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Über'uragen der Bewegung einer Antriebswelle auf eine anzutreibende Welle unter dichter Durchführung durch eine Wand, deren Durchgangsöffnung von einem Ende einer drehkörper·

i; formigen, elastischen Membran umgeben ist, die mit ihrem anderen

Ende ein Zwischenglied umfaßt, auf dessen Symmetrieachse von beiden Seiten her iie Wellen mit gleicher Exzentrizität drehbar angreifen, wobei das Zwischenglied, das um die Achse der sich drehenden Antriebswelle eine kreisende Bewegung ausführt, mi* einem koaxial angeordneten Zahnrad fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Zwischenglied (14,H¹) fest verbunden© 8ahsr*id (11,11',27) über ein Vorgelege (9,10; 9,10,9«,10'j 9,10«; 28) mit einem gehäusefesten, koaxial zur Antriebswelle (1) liegenden Zahnrad (5) drehfest gekuppelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorgelege eine in ein^m Kurbelarm (6,6^f) der Antriebswelle (1) gelagerte Vorgelegewelle (8,8»,26) aufweist, die an ihrem unteren und oberen oder oberen Ende ein fest angeordnetes Zahnrad (10,10·f 9,9«,28) trägt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (14,14') als becherförmiger Baukörper mit einem Flansch (14a) und einem in Richtung der Symmetrieachse ver-

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laufenden Endzapfen (15;21,25) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem becherförmigen Baukörper ein Exzenterzapfen (1b bzw. 22b) der Antriebswelle (1) bzw. der anzutreibenden Welle (22) drehbar gelagert ist, während der Endzapfen (15 Tasust. 21,25) in einem Kurbelarm (17 bzw. 6,6·) der anzutreibenden Welle (18) bzw. der Antriebswelle (1) drehbar aufgenommen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das fest mit dem Zwiechenglied verbundene Zahnrad (11,11·') an dem becherförmigen Baukörper angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Endzapfen (25) durch den Kurbelarm (6) der Antriebswelle (1) hindvirchfaßt und an seinem freien Ende das mit dem Zwischenglied fest verbundene Zahnrad (27) trägt.,

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgelegewelle (8) parallel zur Achse (0) der Antriebswelle (1) ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgelegewelle (8) gegenüber der Achse (0) der Antriebswelle (1) geneigt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterzapfen (22b) der anzutreibenden Welle (22) koaxial zur Welle (22) angeordnet und aie Exzentrizität durch eine Abbiegung (22a) dei^nzutreibendsn Welle (22) gebildet ist.

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