DE2746127A1 - Elastische kupplung - Google Patents
Elastische kupplungInfo
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Description
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1A/G-49 543
Anmelderin:
SGF - Süddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH & Co KG 8264 Waldkraiburg
Titel:
Elastische Kupplung
90981 6/0340
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8 MÜNCHEN 9O SCH WKIOKItNTHASSE 2
τκ.ι.κκον (0811) UUJOSl
τ κ ι. KX 9 24 070
1· HOT KOTI'A T KX T M V XOII KK
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine elastische Kupplung, bei der zwei um eine zentrale Achse gegeneinander verdrehbare starre
Kupplungsteile mit radialen Mitnehmern kreisringsektorförmige Kammern begrenzen, die Elastomerkörper aufnehmen.
Bei einer aus der DE-PS 854 293 bekannten Kupplung dieser Gattung weisen die beiden Kupplungsteile je einen Flansch
mit je drei Löchern auf, die je einen Bolzen aufnehmen. An jedem Bolzen ist eine kreisringsektorförmige Klaue als Mitnehmerbefestigt
und die beiden Flansche sind um 60° gegeneinander verdreht. Somit weist jedes Kupplungsteil drei Mitnehmer auf
und zwischen diese Mitnehmer greifen die drei Mitnehmer des anderen Kupplungsteils derart ein, daß zwischen je zwei benachbarten,
zu verschiedenen Kupplungsteilen gehörigei Mitnehmern
je eine kreisringsektorförmige Kammer gebildet ist. Die insgesamt sechs Kammern sind gleich groß und nehmen je einen kreisringsektorförmigen
Elastomerkörper auf. Die Gesamtheit der Mitnehmer und Elastomerkörper ist von einem mehrteiligen Gehäuse
umschlossen. Der Winkel, um den die beiden Kupplungsteile dieser bekannten Kupplung gegeneinander verdrehbar sind, beträgt nur
wenige Grad, da jeder der Mitnehmer sich über einen Winkelbereich von etwa 30° erstreckt, so daß für die zwischen ihnen
gebildeten Kammern und die darin aufgenommenen Elastomerkörper ebenfalls nur Winkelbereiche von je etwa 30° übrig bleiben.
Man könnte zwar daran denken, die Mitnehmer schmaler zu gestalten und/oder jeden der beiden Kupplungsteile mit nur zwei Mitnehmern
zu versehen, so daß zwischen den Mitnehmern größere Winkelbereiche für die Elastomerkörper übrig bleiben und somit
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größere Verdrehwinkel erzielbar sind. Je größer aber der Winkelbereich ist, über den sich die einzelnen kreissektorförmigen
Elastomerkörper erstrecken, desto größer ist auch unter sonst gleichen Bedingungen (Innen- und Außendurchmesser sowie Breite
und Elastizität der Elastomerkörper) die Gefahr, daß die Elastomerkörper bei Belastung der Kupplung mit hohen Drehmomenten,
denen sich Fliehkraftbelastungen bei hohen Drehzahlen überlagern, durch axiales und/oder radiales Ausknicken derart beansprucht
werden, daß ihre Lebensdauer erheblich vermindert wird.
Nicht anders verhält es sich mit weiteren Kupplungen der eingangs beschriebenen Gattung, wie sie aus der DE-PS 1 273 996
mit Zusatz-PS 1 780 357 und aus der DE-PS 1 525 365 mit Zusatz-PS 1 575 977 bekannt sind. Dort ist der eine Kupplungsteil eine
Nabe mit drei sternförmig radial nach außen ragenden Mitnehmern, und der andere Kupplungsteil ist ein in einer radialen Ebene
geteiltes Gehäuse, in dem als Mitnehmer radial angeordnete, ebene oder haarnadelförmig gebogene Bleche eingebaut sind oder
ein die Mitnehmer der Nabe und die Elastomerkörper umschließender Stern aus dem Gehäusemantel gebildet ist. Bei einzelnen dieser
Kupplungen erstrecken sich die Elastomerkörper über Winkelbereiche von je annähernd 60*; hierdurch sind zwar größere Verdrehungen
der Kupplungsteile gegeneinander möglich, doch ist die -zulässige Drehzahl und Drehmomentbelastung entsprechend geringer
als bei der an erster Stelle beschriebenen bekannten Kupplung.
Unter den Anwendungsgebieten von gattungsgemäßen Kupplungen sind Schaltkupplungen für Kraftfahrzeuge von besonderer Bedeutung,
wo solche elastischen Kupplungen als Drehschwingungsdämpfer zwischen einer mit Reibbelägen versehenen Kupplungsscheibe und einer
zugehörigen Nabe angeordnet sind. Von solchen elastischen Kupplungen wird häufig verlangt, daß sie^bei geringem Bauvolumen
starke Verdrehungen der Kupplungsscheibe in bezug auf die Nabe ermöglichen und dabei ein zunächst geringes, dann aber stark ansteigendes
Rückstellmoment erzeugen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elastische Kupplung der beschriebenen Gattung
zu schaffen, die diesen Anforderungen entspricht.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens
eine der Kammern mindestens eine radiale Zwischenwand enthält, die an mindestens einem der beiden Kupplungsteile so gelagert
oder geführt ist, daß sie in bezug auf beide Kupplungsteile um die zentrale Achse verdrehbar ist, und daß an beiden Seiten
der Zwischenwand je ein Elastomerkörper befestigt ist.
Die bzw. jede Zwischenwand überträgt kein Drehmoment von einem
Kupplungsteil auf den anderen, abgesehen von allenfalls geringen reibungsbedingten Drehmomenten; einziger Zweck der Zwischenwand
ist es, die beiden an ihr befestigten Elastomerkörper derart zu stützen, daß sie vor überbelastungen durch hohe Drehmomente
und/oder Fliehkräfte geschützt sind. Die freie Beweglichkeit der bzw. jeder Zwischenwand in Umfangsrichtung hat zur Folge,
daß sich die von den beiden an ihr befestigten Elastomerkörperη
ermöglichten Verdrehwinkel addieren. Genügt die Summe der von zwei Elastomerkörpern ermöglichten Verdrehwinkel noch nicht, so
können in der bzw. jeder Kammer zwischen dem bzw. jedem Mitnehmer des einen Kupplungsteils und dem von ihm angetriebenen Mitnehmer
des anderen Kupplungsteils zwei oder mehrere Zwischenwände angeordnet sein, an deren beiden Seiten je ein Elastomerkörper
befestigt, beispielsweise anvulkanisiert ist. Diese Möglichkeit ■ ist weitgehend unabhängig von der Anzahl der zu jedem Kupplungsteil
gehörigen Mitnehmer. Wenn extrem große Verdrehwinkel ermöglicht werden sollen, kann dies gemäß der Erfindung dadurch
erreicht werden, daß jedes Kupplungsteil nur einen einzigen Mitnehmer aufweist und zwischen dem normalerweise treibenden und
dem getriebenen Mitnehmer ein Kranz von η Zwischenwänden und n+1 Elastomerkörpern angeordnet ist, wobei η eine beliebige
Zahl bedeutet.
Für die Lagerung oder Führung, die eine abgesehen von dem Widerstand
der Elastomerkörper freie Drehbeweglichkeit der Zwischenwände gewährleistet, gibt es verschiedene Möglichkeiten:
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Wenn einer der beiden Kupplungsteile in bekannter Weise eine Nabe aufweist, können die Zwischenwände gemäß einer Ausgestaltung
der Erfindung an Ringscheiben befestigt sein, die auf der Nabe gelagert sind.
Wenn einer der beiden Kupplungsteile ein Gehäuse aufweist, das in der beschriebenen bekannten Weise in einer radialen
Ebene geteilt ist, besteht erfindungsgemäß die Alternative, daß die Zwischenwände stirnseitige Vorsprünge aufweisen, die
in kreisbogenförmigen Schlitzen der Stirnwände geführt sind.
Wenn einer der beiden Kupplungsteile ein Gehäuse mit einem Mantel von kreisförmigem Innenquerschnitt aufweist, besteht
eine weitere Möglichkeit, die Zwischenwände drehbeweglich zu führen, erfindungsgemäß darin, daß die Zwischenwände in Umfangsrichtung
wegragende Vorsprünge aufweisen, durch die sie am Mantel des Gehäuses geführt sind.
Die an beiden Seiten einer erfindungsgemäß frei beweglichen
Zwischenwand befestigten Elastomerkörper werden normalerweise von dem übertragenen Drehmoment gleichstark belastet. Es kann
jedoch erwünscht sein, die Belastung eines oder einzelner Elastomerkörper zu begrenzen. Dies läßt sich erfindungsgemäß
dadurch erreichen, daß mindestens eine Zwischenwand und/oder mindestens einer der Mitnehmer einen Vorsprung aufweist, der
als Abstandhalter die Annäherung der Zwischenwand an den bzw. einen benachbarten Mitnehmer und/oder an die bzw. eine benachbarte
Zwischenwand begrenzt.
Die Wirkung einer solchen Begrenzung, von der nur einer oder einige Elastomerkörper betroffen sind, besteht darin, daß bei
Überschreitung eines bestimmten, von der elastischen Kupplung übertragenen Drehmoments nur noch die Kraft-Weg-Charakteristik
eines oder mehrerer anderer Elastomerkörper wirksam ist. Von dem Verdrehwinkel der Kupplungsteile an, bei dem eine solche
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Begrenzung erreicht ist, wird die Kupplung insgesamt sprunghaft härter, auch wenn sämtliche Elastomerkörper ansich gleiche
elastische Eigenschaften haben. Von besonderer Bedeutung ist die beschriebene Möglichkeit, die Belastung eines oder einzelner
Elastomerkörper zu begrenzen jedoch dadurch, daß man für diese Elastomerkörper einen weicheren Elastomer verwenden kann als für
die übrigen Elastomerkörper. Die elastische Kupplung erhält auf diese Weise eine Drehmoment-Verdrehwinkel-Charakteristik,
die anfangs nur sanft, aber bei Erreichen einer Begrenzung der beschriebenen Art erheblich ansteigt und ggf. bei Erreichen
einer zweiten Begrenzung, die weitere Elastomerkörper vor zusätzlicher Belastung schützt, noch stärker ansteigt.
Zum Führen der Zwischenwände einerseits und als Abstandhalter andererseits können dieselben, von den Zwischenwänden in Umfangsrichtung
wegragenden Vorsprünge vorgesehen sein. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Schaltkupplung für ein Kraftfahrzeug, in die eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elastischen Kupplung
eingebaut ist;
Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Kupplung im vergrößerten Axialschnitt II-II der Fig. 3;
Fig. 3 den Schnitt III-III der Fig. 2;
Fig. 4 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
elastischen Kupplung im Schnitt IV-IV der Fig.5 und
Fig. 5 den Schnitt V-V der Fig. 4.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltkupplung weist eine Kupplungsscheibe
12 auf, die zwischen einer Schwungscheibe 14 und einer Druckplatte 16 angeordnet und mit aufgenieteten Reibbelägen
18 versehen ist. Die Kupplungsscheibe 12 ist durch eine elastische
Kupplung 20 mit einer Welle 22 verbunden. Mit Ausnahme der elastischen Kupplung 20, von der im folgenden zwei Varianten
anhand der Fig. 2 und 3 einerseits sowie der Fig. 4 und 5 andererseits im einzelnen beschrieben werden, sind die genannten
Teile sowie alle übrigen in Fig. 1 dargestellten Teile der Schaltkupplung von bekannter Bauart und werden deshalb nicht
im einzelnen beschrieben.
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Die in Fig. 2 und 3 dargestellte elastische Kupplung 20 hat ein topfförmiges Gehäuse 24 aus Blech mit einem zylindrischen Mantel
26, einer in Fig. 2 oberen ringförmigen Stirnwand 28 und einem in Fig. 2 unteren, radial nach außen ragenden Flansch 30. An
dem Flansch 30 sind Federbleche 32 angenietet, die Bestandteile der Kupplungsscheibe 12 sind.
Mit der Innenseite des Mantels 26 sind einander diametral gegenüber
zwei kreisringsektorförmige Mitnehmer 34 aus Blech verschweißt. An den beiden Mitnehmern 34 ist ein Ring 36 befestigt,
der an einer Nabe 38 zentriert ist, ohne daß dadurch eine Relativdrehung des Gehäuses 24 in bezug auf die Nabe 38 um die gemeinsame
zentrale Achse A behindert wäre. Die Nabe 38 hat innen ein Vielnutprofil, das auf ein komplementäres Vielnutprofil der
Welle 22 paßt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 und 3 weist die Nabe 38
zwei einander diametral gegenüberliegende Mitnehmer 40 auf. Von diesen hat jeder an seinem radial äußeren Ende einen Vorsprung
42, der in einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schlitz 44 im Mantel 26 des Gehäuses 24 eingreift. Die Länge der Schlitze
4 4 begrenzt einen Winkelbereich, in dem das Gehäuse 24 in bezug auf die Nabe 38 verdrehbar ist.
An der Nabe 38 sind ferner zwei auf die Achse A zentrierte Ansätze
46 ausgebildet, auf denen je zwei Ringscheiben 48 drehbar gelagert sind. Jede der Ringscheiben 48 weist zwei einander
diametral gegenüber wegragende Flügel 50 auf. An den Flügeln 5o der beiden axial äußeren Ringscheiben 48 sind, einander ebenfalls
diametral gegenüber, zwei ebene Zwischenwände 52 aus Blech befestigt; zur Befestigung dienen gemäß Fig. 2 und 3 stirnseitige
Vorsprünge 54 der Zwischenwände 52, die in entsprechenden Löchern der Flügel 50 stecken und an deren Außenseite verdreht oder verstemmt
sind. Ein weiteres, gleiches Paar einander diametral gegenüberliegender Zwischenwände 52 ist in gleicher Weise an den
Flügeln 50 der beiden axial inneren Ringscheiben 48 befestigt.
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Die beiden Paare einander diametral gegenüberliegender Zwischenwände
52 sind unabhängig voneinander sowohl in bezug auf das Gehäuse 24 wie in bezug auf die Nabe 38 drehbar.
Zwischen jedem zur Nabe 38 gehörigen Mitnehmer 40 und dem gemäß Fig. 3 im Uhrzeigersinn auf ihn folgenden, zum Gehäuse 24 gehörigen
Mitnehmer 34 ist ein Satz von drei Elastomerkörpern 56, 58 und 60 angeordnet. Der erste Elastomerkörper 56 jedes
Satzes ist einerseits an dem zugehörigen Mitnehmer 40 und andererseits an der ersten gemäß Fig. 3 auf ihn folgenden Zwischenwand
52 anvulkanisiert, der zweite Elastomerkörper 58 ist mit seinen beiden Enden an je einer Zwischenwand 52 anvulkanisiert
und der dritte Elastomerkörper 60 ist einerseits an der zweiten Zwischenwand und andererseits an dem gemäß Fig. 3
im Uhrzeigersinn folgenden Mitnehmer 34 anvulkanisiert. In dem Zwischenraum zwischen jedem zum Gehäuse 24 gehörigen Mitnehmer
34 und dem gemäß Fig. 3 im Uhrzeigersinn folgenden, zur Nabe gehörigen Mitnehmer 40 ist ein vierter Elastomerkörper 62 angeordnet,
der jedoch nur an einen der beiden ihm zugeordneten Mitnehmer anvulkanisiert ist und an dem anderen Mitnehmer im
Ruhezustand der elastischen Kupplung 20 nur anliegt, sei es drucklos oder mit einer mehr oder weniger großen Vorspannung.
Die Elastomerkörper 56, 58, 60 und 62 können miteinander identisch
sein, können aber auch beispielsweise aus Gummimischungen verschiedener Härte bestehen, so daß nur die einander paarweise
gegenüberliegenden Elastomerkörper gleiche Federcharakteristik haben. Die dargestellte elastische Kupplung ist für eine Hauptbelastungsrichtung
vorgesehen, bei der die Elastomerkörper 56, 58 und 60 auf Druck beansprucht werden. Von diesen können beispielsweise
die Elastomerkörper 56 weich, die Elastomerkörper mittelhart und die Elastomerkörper 60 hart sein, wenn eine entsprechend
stark progressive Federcharakteristik der gesamten elastischen Kupplung 20 gewünscht wird. Die Elastomerkörper 62
werden bei Betrieb in der Hauptbelastungsrichtung der elastischen Kupplung nicht belastet; bei sogen. Schubbetrieb, das ist bei
einem Kraftfahrzeug der Zustand, bei dem sein Motor vom Fahrzeug geschoben wird, wird dagegen der Elastomerkörper 62 auf Druck
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beansprucht, während die Elastomerkörper 56, 58 und 6O einer
geringfügigen, ihre Lebensdauer jedoch nicht beeinträchtigenden Zugbelastung ausgesetzt sind.
Die in Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsform der elastischen
Kupplung 20 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig.2 und dadurch, daß das Gehäuse 24 durch ein Gehäuse 24' ersetzt ist,
dessen in Fig. 4 obere Stirnwand 28' weiter radial nach innen ragt und unmittelbar an dem einen Ansatz 46' einer Nabe 38' zentriert
ist. Ferner weist das Gehäuse 24 eine untere Stirnwand 28" auf, die an dem anderen Ansatz 46'der Nabe 38' zentriert
ist. Anstelle der beiden kreisringsektorförmigen Mitnehmer 34 der Ausführungsform gemäß Fig. 2 und 3 sind gemäß Fig. 4 und 5
drei ebene Mitnehmer 34' aus Blech um 120° gegeneinander versetzt angeordnet; diese Mitnehmer weisen je zwei stirnseitige
Lappen 35 auf, mit denen sie in radialen Schlitzen der Stirnwände 28' und 28" befestigt sind. Auch die Nabe 38' weist gemäß
Fig. 4 und 5 drei um 120° gegeneinander versetzt radial wegragende Mitnehmer 40' auf.
Zwischen einem der Mitnehmer 40' und dem gemäß Fig. 5 im Uhrzeigersinn
folgenden Mitnehmer 34' sind zwei radiale Zwischenwände
52' angeordnet, die im Gegensatz zu Fig. 2 und 3 nicht "an der Nabe gelagert sind, sondern stirnseitige Vorsprünge 54*
aufweisen, mit denen sie in zur Achse A konzentrischen, kreisbogenförmigen Schlitzen 55 in den Stirnwänden 28' und 28" des
Gehäuses 24 geführt sind.
Ein letzter Unterschied besteht darin, daß nur die im Normalbetrieb
auf Druck beanspruchten Elastomerkörper 56, 58 und 60 vorgesehen, die Elastomerkörper 62 dagegen fortgelassen sind.
beschriebene
Die / Art der Führung kann bei allen Mitnehmern vorgesehen sein. In Fig. 5 sind jedoch noch weitere, abgewandelte Zwischenwände 52" und 52"' dargestellt:
Die / Art der Führung kann bei allen Mitnehmern vorgesehen sein. In Fig. 5 sind jedoch noch weitere, abgewandelte Zwischenwände 52" und 52"' dargestellt:
Die Zwischenwände 52" sind so abgewinkelt, daß sie je einen in Umfangsrichtung wegragenden Vorsprung 54" aufweisen, der
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ihre Annäherung an den Mitnehmer 40' bzw. die benachbarte Zwischenwand
52" begrenzt und somit auch die Zusammendrückung des zugehörigen Elastomerkörpers 56 bzw. 58 begrenzt. Diese
Gestaltung der Zwischenwände ist besonders zweckmäßig, wenn die Elastomerkörper 56 und 58 weicher sind als der Elastomerkörper
60, wobei auch die Elastomerkörper 56 und 58 sich voneinander in ihrer Härte unterscheiden können. Die Zwischenwände
52" sind durch ihre Vorsprünge 54" am Mantel 26' und an den Seitenwänden 28' und 28" des Gehäuses 24' geführt, was bei
der dargestellten Länge der Vorsprünge 54" ausreicht; zusätzlich können die Zwischenwände 52" aber auch in gleicher Weise
wie die Zwischenwände 52' durch Vorsprünge 54' geführt sein.
Anstelle der Zwischenwände 52' oder 52" können Zwischenwände
52"' vorgesehen sein, die aus je zwei abgewinkelten und Rücken an Rücken zusammengeschweißten oder -genieteten Blechen bestehen
und dadurch beiderseits in Umfangsrichtung wegragende Vorsprünge 54"' aufweisen. Durch diese Vorsprünge 54"' sind
die Zwischenwände besonders sicher am Gehäuse 24' geführt
und zugleich daran gehindert,sich einander oder den Mitnehmern 34' oder 40* über ein bestimmtes, durch die Länge der Vorsprünge
54"' bestimmtes Maß zu nähern.
Mit den in Fig. 5 dargestellten, in Umfangsrichtung wegragenden
Vorsprüngen 54" oder 54"' als Abstandhaltern können auch die in Fig. 2 und 3 dargestellten Zwischenwände 52' ausgestattet
sein; alternativ können dort vergleichbare Abstandhalter an den Flügeln 50 ausgebildet sein.
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Claims (6)
1. Elastische Kupplung, bei der zwei um eine zentrale Achse
gegeneinander verdrehbare starre Kupplungsteile mit radialen Mitnehmern kreisringsektorförmige Kammern begrenzen, die Elastomerkörper
aufnehmen, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine der Kammern mindestens eine radiale Zwischenwand
(52; 52 ' ; 52" ;52" ') enthält ,die an mindestens einem der beiden
Kupplungsteile (Gehäuse 24 oder Nabe 38 bzw. 38') so gelagertoder ge
führt ist, daß sie in bezug auf beide Kupplungsteile um die zentrale Achse (A) verdrehbar ist, und daß an beiden Seiten der
bzw. jeder Zwischenwand je ein Elastomerkörper (56, 58, 6o) befestigt ist.
2. Kupplung nach Anspruch 1, bei der einer der Kupplungsteile
eine Nabe aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenwände (52) an Ringscheiben (48) befestigt
sind, die auf der Nabe (38) gelagert sind.
3. Kupplung nach Anspruch 1, bei der einer der Kupplungsteile ein in einer radialen Ebene geteiltes Gehäuse mit zwei Stirnwänden
aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenwände (52') stirnseitige Vorsprünge (54') aufweisen,
die in kreisbogenförmigen Schlitzen (55) der Stirnwände (28',28") geführt sind.
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4. Kupplung nach Anspruch 1, bei der einer der Kupplungsteile ein Gehäuse mit einem Mantel von kreisförmigem Innenquerschnitt
aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenwände (52"; 52"') in Umfangsrichtung wegragende
Vorsprünge (54"; 54"') aufweisen, durch die sie am Mantel (26) des Gehäuses (24) geführt sind.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine Zwischenwand
(52";52"') und/oder mindestens einer der Mitnehmer (34f4O;
34', 40") einen Vorsprung (54"; 54"') aufweist, der als Abstandhalter
die Annäherung der Zwischenwand an den bzw. einen benachbarten Mitnehmer und/oder an die bzw. eine benachbarte
Zwischenwand begrenzt.
6. Kupplung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet , daß/von den Zwischenwänden (52"; 52"')
in Umfangsrichtung wegragenden Vorsprünge (54"; 54"') sowohl
zum Führen der Zwischenwände wie als Abstandhalter ausgebildet
sind.
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