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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zugstangenkupplung und ein Fahrzeug, welches die Zugstangenkupplung umfasst.
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Fahrzeuge, die zum Anhängen an Anhänger, wie beispielsweise Zentralachsanhänger, konfiguriert sind, sind typischerweise mit einer Zugstangenkupplung versehen, um eine Zugstange eines Anhängers an dem Fahrzeug zu befestigen. Zugstangenkupplungen werden jedoch häufig an einem Fahrgestell angeordnet, so dass der Abstand zwischen Fahrbahn und Zugstangenkupplung zu gering ist und sie bei Fahrten auf schlechten Straßen anfällig für Beschädigungen sind.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Zugstangenkupplung bereitgestellt, umfassend: einen Trichter um eine Buchse, eine an der Buchse befestigte Gehäusekappe und eine Torsionsfeder; wobei: der Trichter so konfiguriert ist, dass er sich in Bezug auf die Buchse und die Gehäusekappe dreht; der Trichter eine torusförmige Nut definiert, in der die Torsionsfeder aufgenommen wird, und die Gehäusekappe eine entsprechende Aussparung umfasst, in der die Torsionsfeder aufgenommen wird, so dass die Torsionsfeder zwischen dem Trichter und der Gehäusekappe angeordnet ist; und die Torsionsfeder mit einem ersten Federende und einem zweiten Federende versehen ist, wobei jedes Federende in Kontakt sowohl mit dem Trichter als auch mit der Gehäusekappe steht, wenn sich der Trichter in einer Gleichgewichtsposition in Bezug auf die Gehäusekappe befindet, so dass das erste Federende und das zweite Federende so konfiguriert sind, dass sie ein Vorspanndrehmoment auf den Trichter bzw. die Gehäusekappe ausüben, um den Trichter und die Gehäusekappe in Richtung der Gleichgewichtsposition vorzuspannen.
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Die Gehäusekappe kann mit einem zylindrischen Wandsektor versehen sein, der die Aussparung in der Gehäusekappe definiert. Der zylindrische Wandsektor kann eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche an jedem Ende des Sektors aufweisen, wobei jede Kontaktfläche konfiguriert ist, um in der gedrehten Position mit einem entsprechenden Ende der Torsionsfeder oder des Trichters in Eingriff zu treten, um das Vorspanndrehmoment für den Trichter und die Gehäusekappe bereitzustellen.
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Der zylindrische Wandsektor kann wenigstens teilweise innerhalb der torusförmigen Nut des Trichters angeordnet sein.
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Die Torsionsfeder kann wenigstens einen flachen Spiralwindungssektor umfassen, der an einen Hauptspiralwindungssektor angrenzt, wobei der flache Spiralwindungssektor eine Spiralsteigung von weniger als eine Dicke der Torsionsfeder aufweist und der Hauptspiralspiralsektor eine Spiralsteigung gleich mit der Dicke oder größer als die Dicke des Drahtdurchmessers der Torsionsfeder aufweist.
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Die Spiralsteigung des flachen Spiralwindungssektors kann im Wesentlichen null sein. Der flache Spiralwindungssektor kann sich über eine Drehung von 180 Grad um ein Zentrum der Torsionsfeder oder weniger erstrecken.
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In einer extrem gedrehten Position, die einer maximalen Drehung zwischen dem Trichter und der Gehäusekappe entspricht, kann eine anstoßende Wand der Gehäusekappe an dem Trichter oder dem Federende anliegen, um eine weitere Drehung des Trichters und der Buchse weg von der Gleichgewichtsposition zu verhindern.
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Die äußerste Drehstellung kann von der Gleichgewichtsstellung um einen maximalen Drehwinkel des Trichters gegenüber der Gehäusekappe versetzt sein. Der maximale Drehwinkel kann 45 Grad oder weniger betragen.
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Die torusförmige Nut des Trichters und die Aussparung der Gehäusekappe können einen umschlossenen torusförmigen Raum definieren, in dem die Torsionsfeder angeordnet ist. Der Trichter oder die Gehäusekappe kann einen in den torusförmigen Raum ragenden Anschlag aufweisen, um sicherzustellen, dass die Torsionsfeder bezüglich des Trichters und des Gehäuses so ausgerichtet ist, dass ein Spiraldurchmesser der Torsionsfeder in der Gleichgewichtsposition größer ist als ein Spiraldurchmesser der Torsionsfeder in der gedrehten Position.
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Die Torsionsfeder kann eine Windung umfassen, die sich zwischen 520-560 Grad vom ersten Federende zum zweiten Federende erstreckt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das die Zugstangenkupplung gemäß dem ersten Aspekt umfasst.
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Der Fachmann wird erkennen, dass ein Merkmal oder Parameter, der in Bezug auf einen der obigen Aspekte beschrieben ist, außer bei gegenseitigem Ausschluss auf jeden anderen Aspekt angewendet werden kann. Darüber hinaus kann jedes/jeder hierin beschriebene Merkmal oder Parameter außer bei gegenseitigem Ausschluss auf jeden Aspekt angewendet und/oder mit jedem anderen hierin beschriebenen Merkmal oder Parameter kombiniert werden.
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Ausführungsformen werden nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben, wobei:
- 1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Zugstangenkupplung zeigt;
- 2 schematisch eine Seitenansicht einer beispielhaften Zugstangenkupplung zeigt;
- 3 schematisch eine seitliche Querschnittsansicht der beispielhaften Zugstangenkupplung zeigt;
- 4 schematisch eine auseinandergezogene Ansicht der beispielhaften Zugstangenkupplung zeigt; und
- 5 schematisch eine Querschnittsansicht der beispielhaften Zugstangenkupplung entlang der Linie A-A in 3 zeigt.
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1 zeigt ein Fahrzeug 10 mit einer Zugstangenkupplung 20. Die Zugstangenkupplung 20 ist mit einem Chassis 18 des Fahrzeugs 10 gekoppelt. Die Zugstangenkupplung 20 ist auch mit einer Zugstange 14 eines Anhängers 16 gekoppelt, so dass die Zugstange 14 in Bezug auf das Chassis 18 durch die Zugstangenkupplung 20 schwenkbar ist, um eine Schwenkbewegung des Anhängers 16 in Bezug auf das Fahrzeug 10 zu ermöglichen.
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2 zeigt eine Seitenansicht der Zugstangenkupplung 20. 3 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Zugstangenkupplung 20, die mit der Zugstange 14 gekoppelt ist. Die Zugstangenkupplung 20 umfasst einen Trichter 22 um eine Buchse 24, eine Gehäusekappe 26, die an der Buchse 24 befestigt ist, und eine Torsionsfeder 28. Der Trichter 22 ist konfiguriert, um ein Ende einer Zugstange 14 in eine Mitte des Trichters 22 zu führen, so dass sie sicher mit der Zugstangenkupplung 20 verbunden werden kann. 4 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht der Zugstangenkupplung 20 einschließlich des Trichters 22, der Buchse 24, der Gehäusekappe 26 und der Torsionsfeder 28. 5 zeigt eine Querschnittsansicht durch die Linie A-A in 3.
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Der Trichter 22 umfasst ein zentrales Loch, in dem die Buchse 24 aufgenommen ist, und der Trichter 22 ist so konfiguriert, dass er sich in Bezug auf die Buchse 24 dreht. Die Buchse 24 und die Gehäusekappe 26 sind konfiguriert, um mit einer Vielzahl von Schrauben 72 aneinander in einer Vielzahl von Schraubenlöchern 74 befestigt zu werden (am besten in den 3 und 4 zu sehen). Daher ist der Trichter 22 auch dazu konfiguriert, sich in Bezug auf die Gehäusekappe 26 zu drehen.
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Der Trichter 22 ist dazu konfiguriert, ein Ende der Zugstange 14 aufzunehmen und zu halten, so dass die Zugstange 14 (über den Trichter 22) in Bezug auf die Buchse 24 und die Gehäusekappe 26 schwenkbar ist.
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Die Zugstangenkupplung 20 umfasst einen Griff 32, der mit einer Befestigungsstange 30 (in 3 gezeigt) gekoppelt ist. Die Befestigungsstange 30 ist so konfiguriert, dass sie sich durch Drehung des Griffs 32 linear in das Loch im Trichter 22 hinein und aus dem Loch im Trichter 22 heraus bewegt. Wenn ein Ende einer Zugstange 14 in dem Trichter 22 aufgenommen wird und die Befestigungsstange 30 außerhalb des Trichters 22 angeordnet ist, kann der Griff 32 gedreht werden, um die Befestigungsstange 30 in den Trichter 22 zu treiben, und durch ein Loch im Ende der Zugstange 14 kann das Ende der Zugstange 14 in dem Trichter 22 fixiert werden (wie in 3 gezeigt). Die Befestigungsstange 30 wird dann innerhalb der Buchse 24 so aufgenommen, dass ihre Längsachsen mit einer Schwenkachse 50 kollinear sind. Die Schwenkbewegung der Zugstange 14 wird daher durch die Befestigungsstange 30 so eingeschränkt, dass sie um die Befestigungsstange 30 schwenkbar ist, während die Drehung des Trichters 22 durch die Buchse 24 so eingeschränkt wird, dass der Trichter 22 um die Buchse 24 und die Gehäusekappe 26 schwenkbar ist. Da die Längsachsen der Befestigungsstange 30 und der Buchse 24 mit der Schwenkachse 50 kollinear sind, sind sowohl die Zugstange 14 als auch der Trichter 22 um die Schwenkachse 50 schwenkbar. Es versteht sich von selbst, dass es andere geeignete Mittel zum Befestigen des Endes einer Zugstange an der Zugstangenkupplung geben kann, und dass es in einigen Beispielen keine Befestigungsmittel gibt.
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Der Trichter 22 umfasst eine torusförmige Nut 34 (am besten in 3 zu sehen), in der die Torsionsfeder 28 angeordnet ist. Die torusförmige Nut 34 umgibt die Buchse 24 derart, dass die Achse, um die die Torsionsfeder 28 gewickelt ist, im Wesentlichen kollinear mit der Schwenkachse 50 liegt. Die Gehäusekappe 26 umfasst eine entsprechende Aussparung 36, in der die Torsionsfeder 28 aufgenommen ist (am besten in 3). Daher ist die Torsionsfeder 28 zwischen dem Trichter 22 und der Gehäusekappe 26 in einem torusförmigen Raum angeordnet, der durch die torusförmige Nut 34 des Trichters 22 und die Aussparung 36 der Gehäusekappe 26 definiert wird. Der torusförmige Raum 70 umfasst in diesem Beispiel einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Es versteht sich jedoch von selbst, dass der torusförmige Raum jeden geeigneten Querschnitt aufweisen kann, um die Torsionsfeder aufzunehmen, und dass in anderen Beispielen der Raum zwischen dem Trichter und der Gehäusekappe nicht torusförmig sein muss.
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In diesem Beispiel ist die Gehäusekappe 26 mit einem zylindrischen Wandabschnitt 40 (am besten in den 3 und 4 zu sehen) versehen, der die Aussparung 36 in der Gehäusekappe 26 definiert. Der zylindrische Wandabschnitt 40 umfasst eine erste Kontaktfläche 42 und eine zweite Kontaktfläche 44 an jedem Ende des Sektors.
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Die Torsionsfeder 28 umfasst ein erstes Federende 46 und ein zweites Federende 48 und die erste Kontaktfläche 42 und die zweite Kontaktfläche 44 der Gehäusekappe 26 sind jeweils konfiguriert, um mit einem jeweiligen ersten und zweiten Federende 46, 48 der Torsionsfeder 28 in Eingriff zu kommen, wenn sich der Trichter 22 in einer neutralen Gleichgewichtsposition in Bezug auf die Buchse 24 und die Gehäusekappe 26 befindet.
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In diesem Beispiel umfasst der Trichter 22 eine Wand, die wenigstens einen Teil der torusförmigen Nut 34 im Trichter 22 definiert und die eine dritte Kontaktfläche 52 und eine vierte Kontaktfläche 54 (am besten in 5 zu sehen) an den jeweiligen Enden der Wand definiert. Das erste Federende 46 und das zweite Federende 48 sind so konfiguriert, dass sie die dritte Kontaktfläche 52 beziehungsweise die vierte Kontaktfläche 54 berühren, wenn sich der Trichter 22 in der Gleichgewichtsposition befindet. Daher steht jedes Federende 46, 48 sowohl mit dem Trichter 22 als auch mit der Gehäusekappe 26 in Kontakt, wenn sich der Trichter 22 in einer Gleichgewichtsposition befindet.
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In diesem Beispiel ist der zylindrische Wandsektor 40 der Gehäusekappe 26 wenigstens teilweise innerhalb der torusförmigen Nut 34 angeordnet. Dadurch wird sichergestellt, dass, sofern das erste und das zweite Federende 46, 48 lang genug sind, diese sowohl den Trichter 22 als auch die Gehäusekappe 26 berühren können. Dies stellt ferner sicher, dass die Gehäusekappe 26 innerhalb des Trichters 22 vertieft ist, so dass die Zugstangenkupplung 20 platzsparender ist. In anderen Beispielen kann die Wand des Trichters innerhalb der Aussparung der Gehäusekappe angeordnet sein.
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Wenn der Trichter 22 in Bezug auf die Buchse 24 und die Gehäusekappe 26 von der Gleichgewichtsposition weg und hin zu einer gedrehten Position gedreht wird, bleibt das erste Federende 46 in Kontakt mit entweder der ersten Kontaktfläche 42 oder der dritten Kontaktfläche 52 und das zweite Federende 48 bleibt entweder mit der zweiten Kontaktfläche 44 oder der vierten Kontaktfläche 54 in Kontakt. Daher werden, wenn der Trichter 22 in Bezug auf die Gehäusekappe 26 gedreht wird, das erste Federende 46 und das zweite Federende 48 näher zusammengebracht, so dass sie dem Trichter 22 und der Gehäusekappe 26 ein Vorspanndrehmoment bereitstellen, um den Trichter 22 in Richtung der Gleichgewichtsposition vorzuspannen.
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Die Gehäusekappe 26 umfasst ferner eine entsprechende anstoßende Wand 55, die an einer dem zylindrischen Wandsektor 40 gegenüberliegenden Seite der Federenden 46, 48 angeordnet ist. Die anstoßende Wand 55 ist so konfiguriert, dass sie an einem der Federenden anliegt, wenn der Trichter 22 gedreht wird, um eine extrem gedrehte Position zu definieren, die einer maximalen Drehung zwischen dem Trichter 22 und der Gehäusekappe 26 entspricht. Das Anstoßen der Federenden 46, 48 verhindert eine weitere Drehung des Trichters 22 in Bezug auf die Buchse 24 und die Gehäusekappe 26 weg aus der Gleichgewichtsposition. In anderen Beispielen kann die anstoßende Wand dazu konfiguriert sein, in der extrem gedrehten Position an dem Trichter anzustoßen.
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In diesem Beispiel ist die äußerste Drehposition von der Gleichgewichtsposition um einen maximalen Drehwinkel des Trichters 22 in Bezug auf die Gehäusekappe 26 von ungefähr 45 Grad verdreht. In anderen Beispielen kann der maximale Drehwinkel weniger als 45 Grad betragen. In noch weiteren Beispielen kann der maximale Drehwinkel mehr als 45 Grad betragen. Ein maximaler Drehwinkel trägt dazu bei, sicherzustellen, dass der Anhänger 14 in Bezug auf das Fahrzeug 10 nicht zu stark schwenken kann.
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In diesem Beispiel umfasst die Torsionsfeder 28 eine Wicklung, die sich vom ersten Federende 46 über 540 Grad zum zweiten Federende 48 erstreckt, so dass das erste Federende 46 dem zweiten Federende 48 (um 180 Grad) direkt gegenüberliegt, wenn es nicht verformt ist.
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Die Torsionsfeder 28 umfasst in diesem Beispiel einen ersten flachen Spiralwindungssektor 56 vom ersten Federende 46, einen Hauptspiralwindungssektor 58 und einen zweiten flachen Spiralwindungssektor 60, der sich vom zweiten Federende 48 aus erstreckt. Der Hauptspiralwindungssektor 58 grenzt an den ersten flachen Spiralwindungssektor 56 und den zweiten flachen Spiralwindungssektor 60 an. In diesem Beispiel erstreckt sich jeder der Spiralwindungssektoren 56, 58, 60 über 18 Grad.
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In diesem Beispiel haben der erste und der zweite flache Spiralwindungssektor 56, 60 eine Spiralsteigung von im Wesentlichen null, so dass der erste flache Spiralwindungssektor 56 und der zweite flache Spiralwindungssektor 60 insgesamt jeweils die Gehäusekappe 26 und den Trichter 22 berühren. Es versteht sich von selbst, dass die Torsionsfeder umgedreht werden kann, so dass der erste flache Spiralwindungssektor in Kontakt mit dem Trichter ist und der zweite flache Spiralwindungssektor in Kontakt mit der Gehäusekappe ist. Die Spiralsteigung des Hauptspiralwindungssektors 58 ist in diesem Beispiel gleich der doppelten Dicke des Drahtdurchmessers (für eine 180-Grad-Drehung), so dass der erste und zweite flache Spiralwindungssektor 56, 60 direkt übereinander liegen.
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Eine Spiralwindung von wenigstens 540 Grad stellt sicher, dass sie eine geeignete Vorspannkraft auf den Trichter 22 und die Gehäusekappe 26 ausüben kann, während die Höhe der Torsionsfeder 28 minimiert wird. Die Geometrie der Torsionsfeder 28 stellt ferner sicher, dass die Höhe der Torsionsfeder 28 minimal ist (d.h. nur das Doppelte der Dicke des Drahtdurchmessers der Torsionsfeder 28), so dass die Höhe der Zugstangenkupplung 20 minimiert wird.
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In anderen Beispielen versteht es sich, dass die Torsionsfeder eine einfache Spirale umfassen kann oder dass die flachen Spiralwindungssektoren eine Spiralsteigung von mehr als null, jedoch kleiner als die Dicke des Drahtdurchmessers der Torsionsfeder aufweisen, und der Hauptspiralwindungssektor eine Steigung aufweist, die größer ist als die Dicke der Torsionsfeder, um sicherzustellen, dass der erste und der zweite flache Spiralwindungssektor direkt aufeinander sitzen können, um die Höhe der Torsionsfeder zu reduzieren.
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Die Torsionsfeder 28 sollte zwischen dem Trichter 22 und der Gehäusekappe 26 so angeordnet sein, dass die Bewegung des Trichters 22 in Bezug auf die Gehäusekappe 26 bewirkt, dass sich ein spiralförmiger Durchmesser der Torsionsfeder 28 von der Gleichgewichtsposition in die gedrehte Position verringert. Dies stellt sicher, dass die Torsionsfeder 28 unter Spannung die Vorspannkraft bereitstellt. Daher muss der Hauptspiralwindungssektor 58 in einer Position gegenüber den Kontaktflächen durch die anstoßende Wand 55 angeordnet werden, so dass das erste Federende 46 und das zweite Federende 48 in Richtung des Hauptspiralwindungssektor 58 getrieben werden, wenn der Trichter 22 aus der Gleichgewichtsposition in eine gedrehte Position bewegt wird.
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In diesem Beispiel weist der Trichter 22 einen Anschlag 62 auf, der auf der Seite des torusförmigen Raums 70, in der der Hauptspiralwindungssektor 58 platziert werden soll, durch die anstoßende Wand 55 der Gehäusekappe in den torusförmigen Raum 70 hineinragt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Torsionsfeder 28 nur lagerichtig in die torusförmigen Nut 34 eingeschoben werden kann, so dass sich der Spiraldurchmesser der Torsionsfeder 28 bei einer Bewegung des Trichters 22 aus der Gleichgewichtsposition in die Drehposition verkleinert. In anderen Beispielen kann der Anschlag von der Gehäusekappe in den torusförmigen Raum hineinragen.
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Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Sofern sich dies nicht gegenseitig ausschließt, kann jedes der Merkmale separat oder in Kombination mit anderen Merkmalen verwendet werden und die Offenbarung erstreckt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer hierin beschriebener Merkmale und umfasst diese.
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Es wird eine Zugstangenkupplung offenbart, umfassend: einen Trichter um eine Buchse, eine an der Buchse befestigte Gehäusekappe und eine Torsionsfeder; wobei: der Trichter so konfiguriert ist, dass er sich in Bezug auf die Buchse und die Gehäusekappe dreht; der Trichter eine torusförmige Nut definiert, in der die Torsionsfeder aufgenommen wird, und die Gehäusekappe eine entsprechende Aussparung umfasst, in der die Torsionsfeder aufgenommen wird, so dass die Torsionsfeder zwischen dem Trichter und der Gehäusekappe angeordnet ist; und die Torsionsfeder mit einem ersten Federende und einem zweiten Federende versehen ist, wobei jedes Federende in Kontakt sowohl mit dem Trichter als auch mit der Gehäusekappe ist, wenn sich der Trichter in einer Gleichgewichtsposition in Bezug auf die Gehäusekappe befindet, so dass das erste Federende und das zweite Federende so konfiguriert sind, dass sie ein Vorspanndrehmoment auf den Trichter beziehungsweise die Gehäusekappe ausüben, um den Trichter und die Gehäusekappe in Richtung der Gleichgewichtsposition vorzuspannen.
