DE2717936C3 - Gelenkwelle - Google Patents
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- F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
- F16D3/2233—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts where the track is made up of two curves with a point of inflexion in between, i.e. S-track joints
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- F16D2003/22303—Details of ball cages
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S464/00—Rotary shafts, gudgeons, housings, and flexible couplings for rotary shafts
- Y10S464/904—Homokinetic coupling
- Y10S464/906—Torque transmitted via radially spaced balls
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Description
55
Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren hohlen Gelenkkörper, in dessen
Innenwand Rillen angebracht sind, einem in dem äußeren Gelenkkörper angeordneten inneren Gelenk- so
körper, der in seiner Außenwand eine der Anzahl der Rillen im äußeren Gelenkkörper entsprechende Anzahl
von Rillen aufweist, wobei jeweils eine Rille des äußeren und des inneren Gelenkkörpers gemeinsam zur
Drehmomentübertragung eine Kugel aufnehmen, welehe von einem zwischen innerem und äußerem
Gelenkkörper angeordneten einteiligen, in seiner Achsrichtung mindestens eine Ausnehmung aufweisenden Käfig geführt sind.
Bei bekannten Gleichlaufdrehgelenken (z, B, US-PS
24 32 216) ist der Käfig mit Ausnehmungen versehen, die der Montage des inneren Gelenkkörpers in den
Käfig dienen. Nachteilig ist bei dieser Ausbildung, daß die Kugeln aufgrund der speziellen Gestaltung der
Käfigfenster sich in Umfangsrichtung kaum bewegen können, so daß aus diesem Grunde und der verwendeten Hebelsteuerung des Käfigs, das Gelenk nur sehr
kleine Beugewinkel ausführen kann. Des weiteren ist eine Montage in dem äußeren Gelenkkörper nur
gewährleistet, wenn dieser teilbar ausgebildet ist.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Gleichlaufdrehgelenk, dessen Kugeln durch die
besondere Anordnung der Rillen in der Winkelhalbierenden Ebene gehalten werden und dessen innerer
Gelenkkörper mit der zugehörigen Welle einteilig ausgebildet ist, den Käfig wirtschaftlich günstig aus
einem Stück durch spanlose Formgebung aus Blech herzustellen, wobei eine einfache Montage des inneren
Gelenkkörpers zusammen mit der Welle gewährleistet ist
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß bei einem Gelenk, bei dem die Zentren der Kugeln und
durch diese der Käfig durch den Verlauf der die Kugeln aufnehmenden Rillen des äußeren und inneren Gelenkkörpers in die Winkelhalbierende Ebene gesteuert
werden, die Ausnehmungen des Käfigs über die Ebene, die die von dieser Stirnfläche entfernt liegende
Kugelanlageflächeti der Käfigfenster enthält, hinaus bis
in die Käfigfenster hinein verlaufen.
Vorteilhaft ist bei dieser Ausbildung, daß der Käfig einteilig aus Blech spanlos hergestellt werden kann. Es
können ohne Schwierigkeiten die Käfigfenster sowie die gesamte Kontur gestanzt werden. Im Anschluß
hieran wird der Käfig zur endgültigen Form geformt. Durch die Anordnung der Ausnehmung bis in die
Käfigfenster hinein wird eine Schwächung der Stege zwischen zwei benachbarten Käfigfenstern vermieden
und bei einem Vier-Kugelgelenk erreicht daß der innere Gelenkkörper mit seinen zwei gegenüberliegenden von
zwei benachbarten Kugelrillen gebildeten Stege unter Zuhilfenahme der Käfigfenster montiert werden kann.
Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, daß bei Verwendung eines ringförmigen Käfigs, die Ausnehmung; über die gesamte Breite des Käfigs verläuft.
Hierbei kann der Käfig aus einem Blechstreifen hergestellt werden. Dieser Blechstreifen wird im ersten
Arbeitsgang zur Herstellung der Käfigfenster gestanzt und anschließend als Ring zusammengerollt, so daß
nach Auffederung des Käfigs eine über die gesamte Breite verlaufende Ausnehmung bleibt, die einer
exakten Funktion des Gelenkes nicht nachteilig im Wege steht.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist bei einem Gleichlaufdrehgelenk, welches mit einem mit einer Außenfläche in der Innenfläche des äußeren
Gelenkkörpers aufgenommenen Käfig und einem in der Innenfläche des Käfigs mit einer Außenfläche angeordneten inneren Gelenkkörper versehen ist, vorgesehen,
daß der inneren bzw. äußere Gelenkkörper mindestens zwei umfangsverteilte Stege besitzt, die radial und axial
durch die Ausnehmungen des Käfigs hindurchverlaufen und in der jeweiligen zugeordneten Fläche des inneren
bzw. iäußeren Gelenkkörpers und die weiteren Stege an der Innenfläche des Käfigs geführt sind.
Bei dieser Ausführung ist vorteilhaft, daß der Käfig ebenfalls auch Blech gestanzt und anschließend seine
endgültige Form durch eine spanlose Umformung erhält. Zwei benachbarte Käfigfenster sind in den
zueinander zugewandten Seiten offen, wobei durch diese Ausnehmung zwei gegenüberliegende Stege
direkt im äußeren Gelenkkörper geführt sind. Hierdurch ist der innere Gelenkkörper gegenüber dem
äußeren Gelenkkörper axial fixiert, so daß vorteilhafterweise keine axialen Kräfte vom Käfig aufgenommen
werden. Der Käfig braucht lediglich die Funktion zu erfüllen, daß durch ihn die Kugeln geführt werden. Die
axiale Sicherung, die sonst üblicherweise ebenfalls durch den Käfig gewährleistet ist, wird durch die beiden
Gelenkkörper selbst erfüllt.
Um eine leichte Montage zu gewährleisten, ist bei einem Gelenk mit einem einteilig geschlossenen Käfig,
bei dem jeweils zwei gegenüberliegende Stege des inneren Gelenkkörpers einen unterschiedlichen Außendurchmesser
besitzen, nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daß die axiale Länge der Ausnehmung
mindestens so groß ist, wie der kleinste Außendurchmesser zweier gegenüberliegender von zwei benachbarten
Rillen, gebildete Stege des inneren Gelenkkörpers. Die Montage, bei dieser Ausführungsform erfolgt
in einfachster Weise dadurch, daß die Welle des inneren Gelenkkörpers in der ersten Phase rechtwinkelig zur
Rotationsachse geführt wird, wobei die im Außendurchmesser kleineren Stege, durch die Ausnehmung und die
im Durchmesser größeren Stege, durch zwei benachbarten Käfigfenster in den Innenraum gelangen. Bei
anschließender Drehung der Welle des inneren Gelenkkörpers um 90°, so daß die Mittelachse der
Welle mit der Rotationsachse des Käfigs zur Deckung kommt, ist die Endstellung erreicht.
Des weiteren ist vorgesehen, um ein Einfädeln des inneren Gelenkkörpers nach einer weiteren Methode zu
erreichen, daß die Breite der Käfigfenster mindestens so groß wie die Breite des inneren Gelenkkörpers im
Bereich seiner Mittelachse ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es
zeigt
F i g. 1 ein Gleichlaufdrehgelenk axial geschnitten mit einem Käfig, der aus Blech hergestellt ist,
F i g. 2 einen Schnitt des in F i g. 1 gezeigten Gelenkes gemäß der Linie 1-1,
F i g. 3 u. F i g. 4 einen Käfig des in F i g. 1 und 2 gezeigten Gelenkes als Einzelteil,
F i g. 5 ü. 6 einen inneren Gelenkkörper des in F i g. 1 und 2 gezeigten Gelenkes in Ansicht und im axialen
Schnitt,
Fig.7 einen Schnitt der Fig. 1 entsprechend der Linie II, mit dem Unterschied, daß bei dieser
Ausführungsform die Ausbildung des inneren Gelenkkörpers abgewandelt worden ist,
Fig.8 u. Fig.9 den inneren Gelenkkörper des in
Fig.7 gezeigten Gelenkes in Ansicht und im axialen Schnitt,
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform eines Gleichlaufdrehgelenkes
im axialen Schnitt, mit dem Käfig, aus Blech hergestellt,
Fig. 11 ein Gleichlaufdrehgelenk entsprechend der Fig. 10, entlang der Linie III—III. geschnitten,
F i g. 12 u. F i g. 13 jeweils den aus Blech hergestellten
Käfig zusammen mit dem inneren Gelenkkörper, während der Montageposition,
Fig. 14 u. Fig. 15 ein Gleichlaufdrehgelenk mit Verschiebemöglichkeit zwischen innerem Gelenkkörper
und äußerem Gelenkkorper,
Fig. 16 u, Fig. 17 einen Käfig entsprechend der
Fig, 19und20,als Einzelteil,
Das in F i g. I und 2 dargestellte Gleichlaufdrehgelenk besteht im wesentlichen aus dem äußeren Gelenkkorper
t, in dessen Hohlraum 2 Rillen 3 angeordnet sind. Im Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 ist des
weiteren der innere Gelenkkörper 4 mit seiner kugeligen Außenfläche 5 geführt. Auf der kugeligen
Außenfläche 5 des inneren Gelenkkörpers 4 sind eine der Anzahl der Rillen des äußeren Gelenkkörpers I
entsprechende Anzahl von Rillen 6 angeordnet. Jeweils eine Rille 3 und eine Rille 6 des äußeren 1 und des
inneren Gelenkkörpers 4 nehmen zur Drehmomentübertragung eine Kugel 7 auf, die in einem Käfig 8, der
aus Blech hergestellt ist, gehalten sind. Die Kugeln 7 werden durch den speziellen Rillenverlauf und durch
den sie haltenden Käfig 8 bei Abwinkelung des Gelenkes in der Winkelhalbierenden Ebene gehalten.
Der Käfig 8 ist mit seiner Außenfläche an zwei diametral gegenüberliegenden lnne:viächen des Hohlraumes
2 des äußeren Gelenkkörpers ί angeordnet Diese Flächen 9 liegen zwischen jeweils zwei benachbarten
Kugeln 7. Die beiden restlichen Innenflächen des äußeren Gelenkkörpers 1 haben einen kleineren
DurchnH-sser als die ersten Innenflächen. Mit diesen im
Durchmesser kleineren Innenflächen steht der äußere Gelenkkorper 1 direkt mit der kugeligen Außenfläche 5
des inneren Gelenkkörpers 4 in Berührung. Dadurch bedingt ist es an diesen Stellen nicht möglich, einen
Käfig 9 anzuordnen. Darüber hinaus ist der innere Gelenkkorper 4 mit der zugehörigen Welle 10 einteilig
hergestellt. Der äußere Gelenkkörper 1 weist an seinem geschlossenen Ende einen Achszapfen 11 zur Aufnahme
einer Radnabe oder dergleichen auf. An seinem anderen Ende ist der äußere Gelenkkörper 1 mit einem
Faltenbalg 12 zur Abdichtung des Innenraumes versehen.
In den F i g. 3 und 4 ist der in den F ϊ g. 1 ^ind 2
verwendete Käfig 8 dargestellt Dieser Käfig 8 wird als Blech gestanzt und anschließend geformt, so daß sich
die in der F i g. 4 gezeigte Form ergibt. Der Käfig 8 ist an seinem hinteren Ende 13 geschlossen ausgebildet, damit
eine genügende Stabilität erzeugt wird, denn er hat zur Aufnahme der vier Kugeln 7 lediglich zwei Stege 14. Es
ergeben sich somit vier Fenster 15, deren jeweils vom Steg 14 abgewandtes Ende offen ist. Die Ausnehmung
16 des Käfigs 8 dient einerseits der Montage des inneren Gelenkkörpers 4 und andererseits dazu, daß der innere
Gelenkkorper 4 direkt im Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 geführt werden kann. Durch diese
Führung der beiden Gelenkkorper direkt gegeneinander ist es möglich, daß der Käfig 8 in axialer Richtung
keine Kräfte aufzunehmen braucht. Es ist daher möglich, den Käfig 8 entsprechend der hier gezeigten Ausfüh-
y, rungsform zu gestalten, da dieser von axialen Kräften
unabhängig konstruiert werden kann. Die Ausnehmung 16 verläuft bis in das hintere Ende 13 des Käfigs 8, damit
der innere Gelenkkörper 4 zur Montage genügend Platz aufweist.
In den F i g. 5 und 6 ist der in den F i g, 1 und 2 verwendete innere Gelenkkorper 4 gezeigt. Er hat zur
Aufnahme von vier Kugeln 7 über den Umfang verteilte Rillen 6. Der Außendurchmesser 17 des inneren
Gelenkkörpers 4 ist jeweils gleichbleibend, d. h„
ö5 sämtliche gegenüberliegende Stege 18 weisen den
gleichen Außendurchmesser auf. Der innere Gelenkkörper 4 ist mit der zugehörigen Welle 10 einteilig
ausgebildet.
F i g. 7 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie l-l
des in F i g. 1 gezeigten Gelenkes und ist im Prinzip wie in Fig. 2 dargestellt mit dem Unterschied, daß der
äußere Gelenkkörper 1 einen Hohlraum 2 aufweist, dessen Durchmesser über dem gesamten Umfang
konstant ist. Der innere Gelenkkörper 4 ist dagegen mit zwei diametral gegenüberliegenden Stegen 18 direkt im
Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 und mit seinen zwei übrigen Stegen 19 in der kugeligen
Innenfläche des Käfigs 8 geführt. Der Käfig 8 hat ebenfalls die bereits in den F i g. 3 und 4 gezeigten zwei
Stege 14 und ein hinteres geschlossenes Ende 13 (in dieser Figur nicht dargestellt). Die Kugeln 7 sind in
einseitig offenen Fenstern 15 aufgenommen. Der Käfig 8 weist ebenfalls vier Fenster 15 auf. Auch bei dieser
Ausführungsform braucht der Käfig 8 keine axialen Kräfte aufnehmen, denn diese werden durch den
innerer. Gelsnkkcr^sr 4 durch die ^usBHirncnarbpitonden
Führungsflächen aufgefangen.
Der Käfig ist in diesem Ausführungsbeispiel mit dem in den F i g. 3 und 4 gleich, jedoch ist die Außenfläche
des in dieser F'igur dargestellten inneren Gelenkkörpers 4 wie aus den Fig.8 und 9 zu erkennen ist,
unierschiedlich zu dem in den F i g. 5 und 6 dargestellten inneren Gelenkkörper 4. Der hier dargestellte innere
Gelenkkörper 4 hat ebenfalls vier Rillen 6, in denen die der Drehmomentübertragung dienende Kugeln 7
aufgenommen werden. Die durch die Kugclrillen 6 gebildeten Stege 18 weisen verschiedene Außendurchmesser
auf. Die Stege 18 mit dem Außendurchniesser 17
werden mit ihrer äußeren Mantelfläche 19 im kugeligen Hohlraum des Käfigs 8 geführt. Die Stege 18 mit dem
Außendurchmesser 20 sind in dem Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 geführt. Diese Stege mit dem
größeren Außendurchmesser ragen durch die Ausnehmungen 16 des Käfigs 8 hindurch und stehen direkt mit
dem inneren Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 in Berührung.
In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Gleichlaufdrehgelenkes mit einem aus Blech hergestellten Käfigs 8 gezeigt. Dieses Gelenk ist im Prinzip wie
das in der F i g. 1 gezeigte mit dem Unterschied, dab der
Durchmesser des Hohlraumes 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 über den gesamten Umfang konstant ist und
daß der Außendurchmesser des inneren Gelenkkörpers 4 ebenfalls über dem gesamten Umfange einen gleichen
Außendurchmesser aufweist.
Die Fig. 11. die einen Schnitt entsprechend der Linie
II-II der Fig. 10 darstellt, zeigt jedoch die unterschiedliche
Gestaltung des Käfigs 8. Dieser Käfig 8 hat zur Aufnahme der Kugeln 7 vier über dem Umfang verteilte
Fenster 15. Er weist eine ringförmige Form auf, wobei zur Bildung der Käfigfenster 15, drei Stege 14
vorgesehen sind, so daß zwei Fenster 15 geschlossen und die übrigen Fenster 15 auf dem dem Steg 14
abgewandten Ende offen sind und hierdurch eine Ausnehmung 16 bilden. Diese Ausnehmung 16 dient der
Montage des inneren Gelenkkörpers 4, der wiederum mit seiner Welle 20 einteilig ausgebildet ist.
Die Fig. 12 und 13 zeigen die Montage des inneren Gelenkkörpers 4, einschließlich dessen Welle 10 in den
Käfig 8. Nachdem der innere Gelenkkörper 4 mit zwei Stegen 18 durch die Ausnehmung 16 und die restlicher
ίο beiden Stege 18 durch die Käfigfenster 15 in der
I lohlraum des Käfigs 8 eingeführt worden sind, wird die
Welle 10 soweit verschwenkt, daß sie in eincrr Käfigfenster 15 zur Anlage kommt (siehe Fig. 12). Au<
der in F i g. 12 gezeigten Position wird nun die Welle K
wieder in die Ausnehmung 16 zurückbewegt. Durch Schwenken der Welle 10 senk-echt zur Zeichenebene
und nach anschließender Drehung um 45" in Umfangsrichtung ist die Endposition erreicht worden. Dieser hier
gezeigte Käfig 8 ist ebenfalls aus einem Blechstreifen wobei die Käfigfenster 15 bereits eingestanzt worden
sind, gerollt und zu einem Käfig geformt werden.
In F i g. 14 und 15 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Gleichlaufdrehgelenkes mit einem aus Blech hergestellten Käfig 8 gezeigt. Dieses Gelenk kann eine
Verschiebung zwischen dem inneren Gelenkkörper A und dom äußeren Gelenkkörper 1 ausführen. Die
Kugeln 7 werden durch den speziellen Rillenverlauf in die Winkelhalbierende Ebene gesteuert. Jeweils eine
Rille 3 des äußeren Gelenkkörpers 1 und eine Rille 6 de;
JO inneren Geienkkörpers 4 kreuzen sich und nehmen eine der Drehmomentübertragung dienende Kugel 7 auf
Der Käfig 8 wird bei diesem Ausführungsbeispie lediglich dazu verwendet, daß bei Abwickelung de;
Gelenkes Kugeln, die auf dem Umfang ungünstig stehen, vor dem Herausfallen geschützt werden. De;
Käfig 9 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, unc sein hinteres Ende 13 weist einen Abstand zum innerer
Gelenkkörper 4 auf, damit die entsprechende Verschie bung, bei dem der Käfig den halben Verschiebewej
mitläuft, ausführen kann.
Der in den Fig. 16 und 17 gezeigte Käfig 8 ist al;
einzelteil entsprechend dein in ucn Fig. 13 unu 2(
dargestellten Käfig gezeigt. Dieser Käfig 8 wird au: Blech gestanzt und anschließend, ähnlich wie der in der
F i g. 3 und 4 gezeigte Käfig, geformt, so daß sich die ii
der Fig. 8 gezeigte Form ergibt. Der Käfig 8 ist ai seinem hinteren Ende 13 geschlossen ausgebildet, dami
eine genügende Stabilität erzeugt wird, denn er weis zur Aufnahme der vier Kugeln 7 lediglich zwei Stege 1'
auf. Bei den sich somit ergebenden Fenstern *5 is jeweils die vom Steg 14 abgewandte Seite offen. Au:
Fertigungsgründen ergibt sich bei diesem Käfig eini Ausnehmung 16. Diese Ausnehmung 16 verläuft bis ii
das hintere Ende 13 des Käfigs 8.
Hierzu 11 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren hohlen
Gelenkkörper, in dessen Innenwand Rillen angebracht sind, einem in dem äußeren Gelenkkörper
angeordneten inneren Gelenkkörper, der in seiner Außenwand eine der Anzahl der Rillen im äußeren
Gelenkkörper entsprechende Anzahl von Rillen aufweist, wobei jeweils eine Rille des äußeren und
des inneren Gelenkkörpers gemeinsam zur Drehmomentübertragung eine Kugel aufnehmen, welche
von einem zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper angeordneten einteiligen, in seiner Achsrichtung mindestens eine Ausnehmung aufweisenden
Käfigs geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gelenk, bei dem die Zentren der
Kugeln (7) und durch diese der Käfig (8) durch den Verlauf der die Kugeln (7) aufnehmenden Rillen (3,
6) des äußeren und inneren Gelenkkörpers (4, 1) in die winkelhsfbierende Ebene gesteuert werden, die
Ausnehmungen (16) des Käfigs (8) über die Ebene, die die von dieser Stirnfläche entfernt liegende
Kugelanlageflächen der Käfigfenster (15) enthält,
hinaus bis in die Käfigfenster(15) hinein verlaufen.
2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines ringförmigen Käfigs (8) die Ausnehmung (16) über die
gesamte Breite des Käfigs (8) verläuft
3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, mit einem mit einer Außenfläche in der Innenfläche des
äußeren Gelenkkörpers aufgenommenen Käfig und einem in der Innenfläche otiS Käfigs mit einer
Außenfläche angeordneten inneren Gelenkköprer, dadurch gekennzeichnet, daß de- innere bzw. äußere
Gelenkkörper (1, 4) mindestens zwei umfangsverteilte Stege (14) hat, die radial und axial durch die
Ausnehmungen (16) des Käfigs (8) hindurch verlaufen und in der jeweiligen zugeordneten Fläche (2,5)
des äußeren bzw. inneren Gelcnkkörpers (4,1) und
die weiteren Stege an der Innenfläche des Käfigs geführt sind.
4. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch I oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der
Ausnehmung (16) mindestens so groß ist, wie der kleinste Außendurchmesser (17, 20) zweier gegenüberliegender, von zwei benachbarten Rillen (6)
gebildete Steg (14) des inneren Gelenkkörpers (4).
5. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch I oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Käfigfenster (15) mindestens so groß wie die Breite des
inneren Gelenkkörpers (4) im Bereich seiner Mittelachse ist.
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