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Kreisringförmiges Bauteil
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Die Erfindung bezieht sich auf ein kreisringförmiges Bauteil, bestehend
aus einem kreisringartigen Element, das eine Mehrzahl von Hebelarmen trägt.
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Durch die DE-AS 1 104 269 sind kreisringförmige Bauteile für Kraftfahrzeugkupplungen
bekannt geworden, bei denen auf einer die Kupplungsschließkraft aufbringenden Tellerfeder
Hebel befestigt sind, über welche die Konizität der Tellerfeder zum Ausrücken der
Kupplung verändert werden kann. Derartige Bauteile haben daher eine begrenzte Einsatzmöglichkeit
und sind z. B.
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nicht geeignet als Betätigungselement für in automatischen Getrieben
von Kraftfahrzeugen vorgesehene Reibungskupplungen, bei denen die Übertragung eines
Drehmomentes durch einen hydraulischen oder pneumatischen Betätigungskolben, der
an einem kreisringförmigen angreift, Betätigungselement" gesteuert wird, wie dies
z. B. bei der DE-OS 3 024 196 der Fall ist. Einer dieser Nachteile besteht darin,
daß der Betätigungskolben aufgrund
der Dimensionierung der Tellerfeder
gemäß der DE-AS 1 104 269 eine wesentlich höhere Kraft, als die zur Erzeugung des
von der Kupplung zu übertragenden Drehmomentes notwendige, aufbringen müßte, da
er zusätzlich die zum Zusammendrücken der Tellerfeder erforderliche Kraft aufzubringen
hätte. Der Betätigungskolben müßte daher überdimensioniert bzw.
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der Druck des Betätigungsmediums entsprechend vergrößert werden. Ein
weiterer Nachteil bei Verwendung der Tellerfeder gemäß der DE-AS 1 104 269 als Betätigungselement
bei Kupplungen gemäß der DE-OS 3 024 196 ist, daß aufgrund der Dimensionierung der
durch die Hebel verschwenkbaren Tellerfeder, in dieser beim Verschwenken bzw. Durchstülpen
hohe Spannungen auftreten, die die Dauerfestigkeit wesentlich verringern, so daß
auch aus diesem Grunde ein ringartiges Element gemäß der DE-AS 1 104 269 nicht für
in automatischen Getrieben eingebauten Kupplungen verwendet werden kann, da diese
eine erheblich größere Anzahl von Kupplungsvorgängen als dieüblicherweise zwischen
Schaltgetriebe und Brennkraftmaschine vorgesehenen Reibungskupplungen zu absolvieren
haben und somit eine erhöhte Dauerfestigkeit besitzen müssen, um Schäden im Getriebe
zu vermeiden.
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Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein kreisringförmiges
Bauteil zu schaffen, das sich in besonders einfacher, rationeller und preiswerter
Weise herstellen läßt, weiterhin zur Betätigung von in automatischen Getrieben von
Kraftfahrzeugen eingebauten Reibungskupplungen, wie z. B. Lamellenkupplungen, eignet,
sowie eine hohe Lebensdauer durch verringerte Materialbeanspruchung besitzt und
einen besseren Gesamtwirkungsgrad der Reibungskupplung ermöglicht Gemäß der Erfindung
wird dies bei einem kreisringförmigen Bauteil der eingangs genannten Art dadurch
erreicht, daß die Hebelarme von der einen und eine Mehrzahl von weiteren Elementen,
die an den Hebelarmen befestigt sind, von der anderen Seite her das kreisringförmige
Element klammernd umgreifen. Ein derartiger Aufbau des kreisringförmigen Bauteiles
ermöglicht es, die Hebelarme praktisch unabhängig von der Ausbildung des kreisringartigen
Elementes zu gestalten. Dies ist von besonderem Vorteil bei Verwendung eines solchen
kreisringförmigen Bauteiles für die Betätigung von in automatischen Getrieben von
Kraftfahrzeugen vorhandenen Reibungskupplungen, wie Lamellenkupplungen, die zur
Übertragung eines Drehmomentes durch einen hydraulischen oder pneumatischen Betätigungskolben,
der
am kreisringförmigen Bauteil angreift, geschlossen werden, da die Hebelarme des
kreisringförmigen Bauteiles derart ausgestaltet werden können, daß sie sich mit
einem radial äußeren Bereich an einem mit dem Getriebegehäuse axial festen Teil
abstützen,an ihrem radial inneren Bereich durch den Betätigungskolben beaufschlagt
werden und weiterhin mit einem dazwischen liegenden Bereich eine axial verschiebbare
Kupplungsdruckplatte bzw. einen Druckring beaufschlagen. Bei dem erfindungsgemäßen
kreisringförmigen Bauteil können also die Kräfte unmittelbar durch die Hebelarme
auf die Druckplatte bzw. den Druckring der Kupplung übertragen werden. Somit kann,durch
eine entsprechend steife Ausgestaltung der Hebelarme, ein Betätigungswegverlust
infolge Durchbiegung dieser Hebelarme und somit eine Wirkungsgradverschlechterung
der mit einem solchen kreisringförmigen Bauteil ausgerüsteten Reibungskupplung vermieden
werden.
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Zweckmäßig kann es sein, wenn das die Hebelarme zusammenhaltende kreisringartige
Element in sich geschlossen ist. Dabei kann es besonders vorteilhaft sein, wenn
das klammernd umgriffene kreisringartige Element durch eine Tellerfeder gebildet
ist. Insbesondere bei kreisringförmigen Bauteilen für in automatischen Getrieben
eingebaute Kupplungen, welche über einen Betätigungskolben geschlossen werden, kann
es besonders vorteilhaft sein,
wenn die die Hebelarme zusammenhaltende
Tellerfeder konisch aufgestellt ist und derart dimensioniert ist, daß sie die Rückstellung
des Betätigungskolbens während der Öffnung der Reibungskupplung durch Drucksenkung
des Betätigungsmediums sicherstellen kann. Da die hierfür erforderliche Kraft gegenüber
der zur Erzeugung des von der Kupplung zu übertragenden Drehmomentes notwendigen
Kraft verhältnismäßig klein ist und durch die klammernde Festlegung eine von der
Hebelarmgestaltung weitgehend unabhängige Ausgestaltung der Tellerfeder gegeben
ist, kann die Tellerfeder spannungstechnisch optimal ausgelegt und daher ihre Lebensdauer
wesentlich erhöht werden.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die Hebelarme und die weiteren Elemente
- in axialer Richtung betrachtet -einander zumindest teilweise überdeckend vorgesehen
sind, wodurch eine einwandfreie klammernde Festlegung der Hebel auf dem kreisringartigen
Element sichergestellt ist.
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Für manche Einsatzfälle kann es angebracht sein, wenn die weiteren
Elemente ebenfalls durch Hebelarme gebildet sind, so daß das kreisringartige Element
bzw. die Tellerfeder zwischen jeweils paarweise aufeinanderliegenden und untereinander
befestigten Hebelarmen
eingespannt ist. Die aufeinander befestigten
Hebelarme können dabei spiegelsymmetrisch ausgestaltet sein.
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Insbesondere bei kreisringförmigen Bauteilen, die zur Veränderung
ihrer Konizität auf einem Durchmesser verschwenkt bzw. verstülpt werden, der nicht
mit dem Verschwenk- bzw. Verstülpdurchmesser der auf die Hebelarme aufgeklammerten
Tellerfeder übereinstimmt, ist es besonders angebracht, um zusätzliche Verformungen,
sowie Spannungen,in den kreisringförmigen Bauteilen zu vermeiden, wenn die klammernde
Halterung der Hebelarme auf der Tellerfeder eine radiale Relativverlagerung der
Hebelarme gegenüber der Tellerfeder ermöglicht.
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Eine besonders einfache und preisgünstige Herstellung eines kreisringförmigen
Bauteiles kann gegeben sein, wenn die weiteren Elemente und/oder die Hebelarme als
Blechformteile ausgebildet sind.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann es vorteilhaft sein,
wenn - in Umfangsrichtung betrachtet -zwischen den einzelnen Hebelarmen Zwischenräume
vorgesehen sind, wobei es dann zweckmäßig sein kann, wenn diese durch zumindest
annähernd radial verlaufende Schlitze gebildet werden. Dabei kann es angebracht
sein, wenn zur Beibehaltung ihrer radialen Ausrichtung die
Hebelarme
durch Abstandshalter in Umfangsrichtung untereinander positioniert sind. Diese Abstandshalter
können sowohl radial außerhalb als auch radial innerhalb des kreisringartigen Elementes
vorgesehen sein und in Zwischenräume bzw. Schlitze zwischen den Hebelarmen eintauchen.
Zur Vereinfachung der Montage des kreisringförmigen Bauteiles kann es besonders
vorteilhaft sein, wenn die Abstandshalter einstückig mit den weiteren Elementen
ausgebildet werden.
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In besonders vorteilhafter Weise können die weiteren Elemente auf
die Hebelarme durch Aufnieten befestigt werden. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn
die Befestigungsstellen bzw. die Vernietungen, über die die Hebelarme und die weiteren
Elemente miteinander verbunden sind, radial innerhalb des kreisringförmigen Elementes
liegen. Bei kreisringförmigen Bauteilen mit radial innerhalb des kreisringartigen
Elementes bzw.der Tellerfeder aufweisenden Abstandshaltern kann es vorteilhaft sein,
wenn diese Befestigungsstellen bzw.
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Vernietungen radial zwischen den radial innerhalb des kreisringartigen
Elementes vorgesehenen Abstandshaltern und dem kreisringartigen Element liegen.
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Besonders günstig kann es sein, wenn die auf die Hebelarme befestigten
weiteren Elemente derart ausgebildet
sind, daß sie - im Querschnitt
und von radial außen nach innen gesehen - einen zwischen die Hebel eintauchenden
Abstandshalter besitzen, weiterhin einen in Achsrichtung erhabenen Bereich, mit
dem das kreisringartige Element übergriffen ist und der sich in einem Umfangsrichtung
mit oberdeckungsbereich zumindest in einer Richtung und wenigstens über einen der
benachbarten Hebelarme zumindest teilweise erstreckt, an dem auch die Befestigungsstelle
liegt und die weiteren Elemente außerdem einen wieder zwischen die benachbarten
Hebel eintauchenden Bereich besitzt. Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn der radial
innerhalb der Befestigungsstelle liegende, zwischen die Hebelarme eintauchende Bereich
und die benachbarten Hebelbereiche auf gleichem Höhenniveau auslaufen.
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Ein besonders vorteilhafter Aufbau des kreisringförmigen Bauteiles
kann sich ergeben, wenn dieses eine gleiche Anzahl von Hebelarmen und Haltemitteln
aufweist. Zur einwandfreien Halterung des kreisringartigen Teiles auf den Hebelarmen
kann es angebracht sein, wenn die Haltemittel, in Umfangsrichtung betrachtet,mit
ihrem Überdeckungsbereich über 20 bis 80* der Erstreckung der entsprechenden Hebel
verlaufen. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die radiale Breite des kreisringartigen
Teiles bzw. der Tellerfeder
zwischen 10 und 40% der radialen Erstreckung
der Hebelarme beträgt. Die Tellerfeder kann dabei derart ausgebildet sein, daß ihr
Außendurchmesser kleiner ist als der durch die radial äußeren Konturen der Hebel
gebildete Durchmesser.
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Für den Zusammenbau des kreisringförmigen Bauteiles kann es vorteilhaft
sein, wenn die Hebelarme und die weiteren Elemente eine Öffnung aufweisen, in der
ein Niet zu ihrer Befestigung an dem kreisringartigen Element aufgenommen wird.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform können die als Blechformteil ausgestalteten
weiteren Elemente axial verlaufende Ausleger besitzen, die sich durch Öffnungen
in den Hebelarmen hindurcherstrecken und radiale Abbiegungen bzw. Anformungen besitzen,
mit denen sie die Hebel auf der dem kreisringartigen Teil abgewandten Seite hintergreifen
zur Halterung sowohl der Hebelarme als auch der weiteren Elemente am kreisringartigen
Element.
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Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn die klammernde Einspannung
des kreisringartigen Elementes bzw. der Tellerfeder zwischen den Hebelarmen und
den weiteren Elementen kraftschlüssig erfolgt, derart, daß dem
kreisringartigen
Element bzw. der Tellerfeder bei der Veränderung der Konizität eine radiale Relativbewegung
der Hebelarme bzw. der weiteren Elemente gegenüber dem kreisringartigen Element
bzw. der Tellerfeder ermöglicht ist.
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Zur einfachen und rationellen Herstellung von erfindungsgemäßen kreisringförmigen
Bauteilen kann in besonders vorteilhafter Weise ein Verfahren verwendet werden,
bei dem sowohl die Hebelarme als auch die weiteren Elemente jeweils für sich als
über Verbindungsbereiche zusammenhängender kreisringartiger Verband hergestellt
werden, wobei die beiden Verbände über die Befestigungsmittel, wie NieteZmit eingefügtem
kreisringartigen Element miteinander verbunden und danach die Verbindungsbereiche
entfernt werden. Zweckmäßig kann es dabei sein, wenn die Verbindungsbereiche sowohl
der Hebelarme als auch der weiteren Elemente radial innerhalb derselben angeformt
sind und sowohl die Verbindungsbereiche der Hebelarme als auch die der weiteren
Elemente gemeinsam entfernt werden.
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Angebracht kann es dabei sein, wenn die Verbindungsbereiche der weiteren
Elemente sich radial innerhalb und im Anschluß an die in die Zwischenräume zwischen
den Hebelarmen eintauchenden Abstandshalter befinden. In vorteilhafter Weise kann
die gemeinsame Entfernung
der Verbindungsbereiche zwischen den
Hebelarmen und zwischen den weiteren Elementen durch einen Stanzschnitt erfolgen.
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Bei Verwendung einer kegelstumpfförmigen Tellerfeder als kreisringförmiges
Element ist es besonders vorteilhaft, wenn der Hebelarmverband und der Verband von
weiteren Elementen unter Zwischenlegung der kegelstumpfförmigen Tellerfeder derart
übereinander gelegt werden, daß sowohl die Vernietungsausnehmungen der Hebelarme
mit denen der weiteren Elemente,als auch die an die weiteren Elemente einstückig
angeformten Abstandshalter mit den Schlitzen zwischen den Hebelarmen in axialer
Richtung übereinander zu liegen kommen und danach die Tellerfeder zwischen dem Hebelverband
und dem Verband von weiteren Elementen zusammengedrückt wird und die Hebelarme mit
den weiteren Elementen mittels in die Vernietungsausnehmungen eingeführten Niete
befestigt werden, woraufhin die Verbindungsbereiche zwischen den Hebeln und den
weiteren Elementen gemeinsam abgestanzt werden, so daß das dadurch gebildete kreisringförmige
Bauteil durch Entspannen der zwischen den Hebelarmen und den weiteren Elementen
eingespannten Tellerfeder eine Kegelstumpfform annehmen kann.
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Anhand der Figuren 1 bis 5 sei die Erfindung näher erläutert.
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Dabei zeigt: Figur 1 ein teilweises dargestelltes kreisringförmiges
Bauteil in Ansicht, Figur 2 einen Schnitt gemäß der Linie II - II der Figur 1, Figur
3 eine andere teilweise dargestellte Ausführungsvariante eines kreisringförmigen
Bauteiles, Figur 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV - IV der Figur 3, Figur 5 eine
weitere Ausführungsvariante im Schnitt.
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Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte kreisringförmige Bauteil 1
besitzt ein kreisringartiges Element in Form einer im entspannten Zustand konisch
aufgestellten Tellerfeder 2, an der eine Vielzahl von gleichmäßig über ihren Umfang
in kreisringförmiger Anordnung vorgesehenen radial verlaufenden Hebelarmen 3 befestigt
sind.
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Die Halterung der Hebelarme 3 an der Tellerfeder 2 wird durch Elemente
4 sichergestellt, welche klammerartige Haltemittel bilden.
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Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, weisen die klammerartigen Haltemittel
4 einen die eigentliche Verbindung der Tellerfeder 2 mit den Hebelarmen 3 sicherstellenden
Bereich 5 auf, der - in axialer Richtung betrachtet -den entsprechenden Hebel 3
überdeckt.
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Die Hebelarme 3 sind derart ausgebildet und über den Umfang der Tellerfeder
2 angeordnet, daß zwischen ihnen Zwischenräume in Form von radial verlaufenden Schlitzen
6 vorhanden sind. In Umfangsrichtung sind die Hebelarme 3 mittels Abstandshaltern
7 und 8 untereinander positioniert.
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Diese Abstandshalter sind im gezeigten Beispiel durch auf einer Seite
der klammerartigen Haltemittel 4 einstückig angeformte, radial nach außen und radial
nach innen verlaufende Nasen bzw. Laschen 7 und 8 gebildet, wobei die Laschen 7
radial außerhalb der Tellerfeder 2 und die Laschen 8 radial innerhalb dieser Tellerfeder
2 in zwischen den Hebelarmen 3 vorgesehenen Schlite eintauchen, so daß die den entsprechenden
Laschen 7 und 8 benachbarten Hebelarme 3 sich mit ihren Seitenflanken an den Laschen
7 und 8 seitlich abstützen können. Damit beim Durchschwenken des kreisringförmigen
Bauteiles 1, das heißt also beim Verändern dessen Konizität kein gegenseitiges Verklemmen
zwischen den Hebelarmen 3 stattfinden kann, sind die Schlitze 6 bzw. die in diese
Schlitze eingreifenden Abstandshalter in Form von Laschen 7 und 8 entsprechend
auszubilden,
das heißt, daß zur Verschwenkung des kreisringförmigen Bauteiles 1 erforderliche
Spiele zwischen Schlitzen 6 und Laschen 7, 8 vorhanden sein müssen.
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Die Befestigung der klammerartigen Haltemittel 4 auf den Hebelarmen
3 erfolgt mittels einer Nietverbindung 9, die radial zwischen den inneren Abstandslaschen
8 und der Tellerfeder 2 vorgesehen ist. Zur Aufnahme der Befestigungsniete 10 weisen
die klammerartigen Haltemittel 4 eine Öffnung 11 und die Hebelarme 3 eine Öffnung
12 auf.
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Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, sind die als Blechformteile
hergestellten klauenartigen Haltemittel derart ausgebildet, daß sie - im Querschnitt
und von radial außen nach radial innen gesehen -die zwischen die Hebel 3eingreifende
Abstandslasche 7 besitzen, weiterhin einen in Achsrichtung erhabenen Bereich 13,
mit dem sie die Tellerfeder 2 übergreifen, einen sich an den erhabenen Bereich 13
anschließenden Abstützbereich 14,in dem auch die Nietverbindung 9 vorgesehen ist
und daran anschließend die radial innere Abstandslasche 8. Die Abstandslasche 8
ist dabei derart geformt, daß sie auf dem gleichen Höhenniveau 15, wie die benachbarten
Hebel 3 ausläuft.
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Um einen einwandfreien Zusammenhalt sowie eine einwandfreie Funktionsweise
des kreisringförmigen Bauteiles 1 sicherzustellen, ist es zweckmäßig, wenn die Haltemittel
4 - in Umfangsrichtung betrachtet -mit ihrem Überdeckungsbereich 5 über 20 bis 80*
der Erstreckung 16 der entsprechenden Hebel verlaufen und die radiale Breite 17
der Tellerfeder 2 zwischen 10 und 40* der radialen Erstreckung 18 der Hebelarme
3 beträgt.
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Bei kreisringförmigen Bauteilen, die-,wie in Figur 2 angedeutet, zur
Betätigung einer Reibungskupplung radial außen an einem Gehäuse 19 auf einem Durchmesser
19a schwenkbar gelagert sind und durch einen radial innen an den Hebelarmen 3 angreifenden
Betätigungskolben 20 um den Durchmesser 19a verstülpbar sind, um eine Kupplungsdruckplatte
21 axial zu beaufschlagen, müssen die klammerartigen Haltemittel 4 derart ausgebildet
sein, daß eine radiale Relativbewegung der Hebelarme 3 gegenüber der Tellerfeder
2 ermöglicht ist. Dies ist erforderlich, weil der Verstülpdurchmesser 19a des kreisringförmigen
Bauteiles nicht mit dem Verschwenk- bzw. Verstülpdurchmesser 22 der Tellerfeder
2 übereinstimmt. Um diese radiale Relativbewegung zu ermöglichen, ist zwischen den
klammerartigen
Haltemitteln 4 und der Tellerfeder 2 radiales Spiel 23 vorgesehen.
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Um eine besonders einfache, schnelle und genaue sowie preigünstige
Herstellung sicherzustellen, werden sowohl die Hebelarme 3 als auch die klammerartigen
Haltemittel 4 jeweils für sich als über Verbindungsbereiche 3a für die Hebelarme
3 und 4a für die klammerartigen Haltemittel zusammenhängender kreisringartiger Verband
hergestellt. Die Verbindungsbereiche 3a zwischen den Hebeln 3 sind in den Figuren
1 und 2 strichpunktiert angedeutet und die Verbindungsbereiche 4a zwischen den klammerartigen
Haltemitteln 4 strichliert. Wie ersichtlich ist, sind die Verbindungsbereiche 4a
zwischen den klammerartigen Haltemitteln 4 radial innerhalb und im Anschluß an die
Abstandslaschen 8 angeformt.
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Zur Montage des kreisringförmigen Bauteiles 1 wird der Hebelarmverband
und der Verband von klammerartigen Haltemitteln unter Zwischenlegung der kegelstumpfförmig
aufgestellten Tellerfeder 2 derart übereinandergelegt, daß sowohl die Vernietungsausnehmungen
12 der Hebelarme 3 mit denen 11 der klammerartigen Haltemittel 4, als auch die an
die Haltemittel 4 einstückig angeformten Abstandslaschen 7 und 8 mit den Schlitzen
6 zwischen
den Hebelarmen 3 in axialer Richtung übereinander zu
liegen kommen, woraufhin die Tellerfeder 2 zwischen dem Hebelarmverband und dem
Verband von klammerartigen Haltemitteln zusammengedrückt wird und beide Verbände
mittels in die Vernietungsausnehmungen 11 und 12 eingeführten Niete 10 befestigt
werden, woraufhin die Verbindungsbereiche 3a zwischen den Hebelarmen 3 und 4a zwischen
den klammerartigen Haltemitteln 4 gemeinsam durch einen Stanzschnitt entfernt werden,
so daß das dadurch gebildete kreisringförmige Bauteil durch Entspannen der zwischen
den Hebelarmen 3 und den klammerartigen Haltemitteln 4 eingespannten Tellerfeder
eine Kegelstumpfform annehmen kann.
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Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Ausführungsform eines kreisringartigen
Bauteiles 101 unterscheidet sich gegenüber der in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsform
im wesentlichen dadurch, daß die zur Befestigung der als Belchformteile ausgestalteten
klammerartigen Haltemittel 104 erforderlichen Befestigungsmittel durch einstückig
an die klammerartigen Haltemittel 104 angeformte Befestigungslaschen 120 und 121
gebildet sind, die sich durch Öffnungen 122 und 123 in den Hebelarmen 103 hindurcherstrecken
und radiale Abbiegungen 120a und 121a besitzen, mit denen sie die Hebel 103 auf
der der Tellerfeder 102 abgewandten Seite
hintergreifen zur Halterung
sowohl der Hebelarme 103 als auch der klammerartigen Elemente 104 an der Tellerfeder
102.
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Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform ist das kreisringartige
Element 202 zwischen zwei spiegelsymmetrisch ausgebildeten und aufeinander befestigten
Hebelarmen 203 und 203a eingespannt. Zur Aufnahme des kreisringartigen Elementes
202 sind in den Hebelarmen 203 und 203a Anprägungen204 vorgesehen. Die beiden Hebelarme
203 und 203a sind mittels Punktschweißverbindungen 205 aufeinander befestigt. Zur
Positionierung in Umfangsrichtung der einzelnen Arme untereinander weist das kreisringartige
Element 202 radial nach innen und nach außen verlaufende einstückig angeformte Abstandslaschen
202a und 202b auf, die sich in die zwischen den einzelnen Hebelarmen vorgesehenen
radial verlaufenden Schlitze hineinerstrecken.