DE3337714A1

DE3337714A1 - Wellenkupplung

Info

Publication number: DE3337714A1
Application number: DE19833337714
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim 3340 Wolfenbüttel Bremer; Walter Dipl.-Ing. Haarmann
Original assignee: Schmidt Kupplung GmbH
Current assignee: Schmidt Kupplung GmbH
Priority date: 1983-10-18
Filing date: 1983-10-18
Publication date: 1985-04-25
Also published as: DE3337714C2; CA1230490A; JPS60101322A; US4705489A; JPH0475401B2

Description

Patentanmeldung

Schmidt-Kupplung GmbH, Am Rehmanger 9, D-3340 Wolfenbüttel Wellenkupplung

Die Erfindung betrifft eine Wellenkupplung zum winkeltreuen Kuppeln umlaufender Wellen, welche einen Radialversatz der Wellen zuläßt, enthaltend

(a) eine erste Kupplungshälfte,

(b) ein Zwischenglied,

(c) ein erstes Paar von parallelen Lenkern, die einerseits an der ersten Kupplungshälfte und anderseits an dem Zwischenglied um zu den Wellenachsen parallele Schwenkachsen angelenkt sind,

(d) eine zweite Kupplungshälfte und

(e) ein zweites Paar von parallelen Lenkern, die gegenüber den Lenkern des ersten Paares um 90 winkelversetzt einerseits an dem Zwischenglied und andererseits an der zweiten Kupplungshälfte um zu den Wellenachsen parallele Schwenkachse angelenkt sind.

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Eine solche Wellenkupplung arbeitet nach dem Prinzip der Oldham-Kupplung. Das Zwischenglied wird durch das erste Paar von parallelen Lenkern stets parallel zu der ersten Kupplungshälfte gehalten, kann sich jedoch in einer ersten Richtung relativ zu der ersten Kupplungshälfte bewegen. Die zweite Kupplungshälfte wird durch das zweite Paar von parallelen Lenkern stets parallel zu dem Zwischenglied gehalten. Sie kann sich jedoch relativ zu dem Zwischenglied in einer zweiten, zu der ersten Richtung senkrechten Richtung bewegen. Es ist daher ein Radialversatz zwischen den beiden Kupplungshälften in beliebiger Richtung möglich. Die Übertragung der Drehbewegung erfolgt jedoch winkeltreu. Vorteilhaft ist bei dieser Art von Kupplung, daß sie auch bei genau fluchtenden Wellenachsen einwandfrei arbeitet.

Eine solche Kupplung ist beispielsweise bekannt durch die DE-OS 31 51 401.

Bei solchen Kupplungen sind die Lenker auf axialen Zapfen der Kupplungshälften bzw. des Zwischenglieds gelagert, oder sie sind mit axialen Zapfen in den Kupplungshälften und dem Zwischenglied gelagert. Die Lagerung kann dabei Drehmomente in Umfangsrichtung übertragen aber keine axialen Kräfte, insbesondere keine Zugkräfte aufnehmen.

Es sind schon verschiedene Lösungen bekannt, um bei solchen Wellenkupplungen axiale Kräfte aufzunehmen und die Lager von diesen axialen Kräften zu entlasten (DE-OS 29 33 722). Die für Kupplungen der vorliegenden Art bekannten Lösungen bringen jedoch konstruktive Probleme mit sich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenkupplung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ohne Behinderung der übrigen Funktion der Wellenkupplung axiale Kräfte, insbesondere Zugkräfte, in einwandfreier Weise aufgenommen werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

(f) wenigstens ein Verbindungslenker einerseits

an der ersten Kupplungshälfte und andererseits an dem Zwischenglied um Schwenkachsen angelenkt ist, die senkrecht zu den durch die Schwenkachsen der Lenker des ersten Paares bestimmten Ebenen verlaufen, und

(g) wenigstens ein Verbindungslenker einerseits an dem Zwischenglied und andererseits an der zweiten Kupplungshälfte um Schwenkachsen angelenkt ist, die senkrecht zu den durch die Schwenkachsen der Lenker des zweiten Paares bestimmten Ebenen verlaufen.

Durch die Verbindungslenker werden axiale Kräfte aufgenommen, die in bezug auf die Schwenkachsen der Verbindungslenker radial zu den Lagern wirksam werden und so über diese in einwandfreier Weise übertragen werden können. Andererseits gestatten die Verbindungslenker in gleicher Weise wie die drehmomentübertragenden Lenker eine Relativbewegung zwischen erster Kupplungshalfte und Zwischenglied bzw. zwischen dem Zwischenglied und der zweiten Kupplungshälfte in jeweils zueinander senkrechten Richtungen.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Wellenkupplung teilweise im Schnitt.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht ähnlich Fig. 1 einer anderen Ausführungsform der WeIlenkupplung.

Fig. 3 zeigt in verkleinerten Maßstab eine Endansicht der Wellenkupplung von Fig. 2.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht teilweise im

Schnitt einer dritten Ausführungsform einer Wellenkupplung.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht teilweise im Schnitt einer weiteren Ausführungsform

der Wellenkupplung.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht (von oben in Fig. 5) der ersten Kupplungshälfte der Wellenkupplung.

Fig. 7 ist eine Ansicht von oben in Fig. 6 gesehen .

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht teilweise im Schnitt

der ersten Kupplungshälfte bei einer weiteren Ausführung der Wellenkupplung und

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht von oben in Fig.

Die Wellenkupplung dient zum winkeltreuen Kuppeln zweier umlaufender Wellen 10 und 12. Sie läßt einen Radialversatz der Wellen 10 und 12 zu. Die Kupplung enthält eine erste Kupplungshälfte 14, die mit der Welle 10 verbunden ist, ein Zwischenglied 16, das schwimmend gehalten wird, und eine zweite Kupplungshälfte 18, die mit der Welle 12 verbunden ist. Ein erstes Paar von Lenkern 20, von denen in Fig. 1 nur einer zu sehen ist, ist einerseits an der ersten Kupplungshälfte 14 und andererseits an dem Zwischenglied 16 um zu den Wellenachsen parallele Schwenkachsen angelenkt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sitzt ein Zapfen 22 fest in der Kupplungshälfte 14. Der Zapfen 22 ist in einem in dem Lenker 20 vorgesehenen Rollenlager 24 gelagert. In entsprechender Weise erfolgt die Anlenkung des Lenkers 20 an dem Zwischenglied 16. Ein zweites Paar von parallelen Lenkern 26 ist gegenüber den Lenkern 20 des ersten Paares um 90 winkelversetzt einerseits an dem Zwischenglied 16 und andererseits an der zweiten Kupplungshälfte 18 um zu den Wellenachsen parallele Schwenkachsen angelenkt.

Die beschriebene Kupplung gestattet einen begrenzten Wellenversatz zwischen den Wellen 10 und 12. Wenn man die Welle 10 festgehalten denkt, dann erkennt man, daß die Welle 12 parallel zu sich selbst nach allen Richtungen bewegt werden kann. Wenn die Welle 12 nach oben in Fig. 1 bewegt wird, dann wird dies durch eine Schwenkbewegung der waagerecht v.on vorn nach hinten in Fig. 1 sich erstreckenden Lenker 26 ermöglicht. Eine Bewegung der Welle 12 nach vorn oder nach hinten aus der Papierebene heraus führt zu einer Schwenkbewegung der Lenker 20. Das Zwischenglied 16 bewegt sich entsprechend. Es ist leicht zu erkennen, daß diese Bewegung der Welle 12 bei -festgehaltener Welle 10 ohne

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Drehbewegung der Welle 12 um ihre Achse erfolgen kann. Eine Drehbewegung der Welle wird daher unabhängig von dem Wellenversatz winkeltreu auf die Welle 12 übertragen. Die Funktion der beschriebenen Wellenkupplung ist ungestört auch wenn die Wellen 10 und 12, wie in Fig. 1 dargestellt, genau fluchten. Es ist jedoch erkennbar, daß die beschriebene Wellenkupplung keine axialen Kräfte, insbesondere keine axialen Zugkräfte, aufnehmen kann. Bei axialen Zugkräften würde der Zapfen 22 aus dem Lager 24 herausgezogen werden.

Um die Wellenkupplung unempfindlich gegen axiale Zugkräfte zu machen ist wenigstens ein Verbindungslenker einerseits an der ersten Kupplungshälfte 14 und andererseits an dem Zwischenglied 16 um Schwenkachsen 30 bzw. angelenkt, die senkrecht zu den durch die Schwenkachen 34 bzw. 36 des ersten Paares von Lenkern 20 bestimmten Ebenen verlaufen. In Fig. 1 liegen die Schwenkachsen und 32 des Verbindungslenkers 28 in der Papierebene.

Die Schwenkachsen 34 und 36 der beiden in Fig. 1 hintereinander liegenden Lenker 20 bestimmen Ebenen, die senkrecht zur Papierebene von Fig. 1 verlaufen.

Ebenso ist ein Verbindungslenker 38 einerseits an dem Zwischenglied 16 und andererseits an der zweiten Kupplungshälfte 18 um Schwenkachsen 40 bzw. 42 angelenkt, die senkrecht zu den durch die Schwenkachsen 44 und 4 der Lenker 26 des zweiten Paares bestimmten Ebene verlaufen. Die letztere Ebene ist in Fig. 1 die Papierebene. Die Schwenkachsen 40 und 42 verlaufen senkrecht zur Papierebene. Axiale Kräfte auf die Wellenkupplung, also beispielsweise ein Zug an der Welle 12 gegenüber der festgehaltenen Welle 10, wird durch die Verbindungslenker 28 und 38 aufgenommen. Ein solcher Zug beansprucht die Lager, z.B. 44 und 46 der Verbindungslenker 28 und

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in radialer Richtung bezogen auf die Schwenkachsen 30, 32,40 und 42. Dieser Zug kann also einwandfrei formschlüssig aufgenommen werden.

Es sind hier zwischen der ersten Kupplungshälfte 14 und dem Zwischenglied 16 wenigstens zwei der besagten Verbindungsglieder 28 auf gegenüberliegenden Seiten der Kupplungshälfte 14 und des Zwischenglieds 16 vorgesehen. Ebenso sind zwischen dem Zwischenglied 16 und der zweiten Kupplungshälfte 18 wenigstens zwei der besagten Verbindungsglieder 38 auf gegenüberliegenden Seiten des Zwischenglieds 16 und der Kupplungshälfte vorgesehen. Davon ist in Fig. 1 nur ein Verbindungslenker 38 sichtbar.

Die Wellenkupplung nach Fig. 2 und 3 ist ähnlich aufgebaut wie die Wellenkupplung nach Fig. 1. Entsprechende Teile sind in Fig. 2 und 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3 weisen die Kupplungshälften 14 und 18 auf gegenüberliegenden Seiten Planflächen 48,50 bzw. 52,54 parallel zu den besagten, durch die Schwenkachsen 34 bzw. 44 und 46 der Lenker bzw. 26 bestimmten Ebenen auf. Ebenso weist das Zwischenglied Planflachen auf, die parallel zu den besagten Ebenen sind. Das Zwischenglied 16 besitzt vier solcher Planflächen, nämlich 2 Planflächen 56 und 58, die parallel zu der durch die Schwenkachsen 34 bestimmten Ebene verlaufen und zwei Planflächen auf gegenüberliegenden Seiten, die parallel zu der durch die Schwenkachsen 44 und 46 bestimmten Ebene liegen und von der in Fig. 2 nur die Planfläche 60 sichtbar ist. Die Planflächen liegen paarweise im wesentlichen in einer Ebene, beispielsweise die Planflächen 48 und 56 der

ersten Kupplungshälfte 14 und des Zwischenglieds 16 oder die Planfläche 60 des Zwischenglieds 16 und die Planfläche 52 der zweiten Kupplungshälfte 18. Die erste Kupplungshälfte 14 und das Zwischenglied 16 sind durch Paare von parallelen Verbindungslenkern miteinander verbunden, die nebeneinander auf gegenüberliegenden Planflächen 48, 56 bzw. 50,58 angelenkt sind und von denen in Fig. 2 nur jeweils ein Lenker 62 bzw. 64 sichtbar ist.

Das Zwischenglied 16 und die zweite Kupplungshälfte sind ebenefalls durch Paare von parallelen Verbindungslenkern miteinander verbunden, die nebeneinander auf gegenüberliegenden Planflächen 60,52 bzw. 54 angelenkt sind und von denen in Fig. 2 nur die Lenker 66 und sichtbar sind. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, liegt den Verbindungslenkern 66 und 68 ein entsprechendes Paar von Verbindungslenkern 70,72 gegenüber. Hinter den Verbindungslenkern 62 und 64 liegen Verbindungslenker 74 bzw. 76. Aus Fig. 3 ist auch ersichtlich, daß die Kupplungshälften 14 und 18 und das Zwischenglied 16 im wesentlichen quadratischen Querschnitt haben.

Fig. 4 zeigt eine Wellenkupplung mit einer ersten Kupplungshälfte 78, die mit einer Welle 80 verbunden ist, einem Zwischenglied 82 und einer zweiten Kupplungshälfte 84, die mit einer Welle 86 verbunden ist. Das Zwischenglied 82 ist ähnlich wie bei den schon beschriebenen Wellenkupplungen über ein Paar von parallelen Lenkern 88 mit der ersten Kupplungshälfte verbunden. Die zweite Kupplungshälfte 84 ist über ein Paar von parallelen Lenkern 90 mit dem Zwischenglied verbunden. Die Lenker sind im wesentlichen um 90° gegen-

3g einander winkelversetzt.

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Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform weisen die Kupplungshälften 78 und 84 zentrale Ausnehmungen bzw. 94 auf. Die zentralen Ausnehmungen 92 und 94 bilden innere Umfangsflachen 96 bzw. 98. Das Zwischenglied 82 ist ringförmig mit einem zentralen Durchbruch 100 ausgebildet. Der Durchbruch 100 bildet eine innere Umfangsflache 102. Die Verbindungslenker 104 und 106 sind hier an den inneren Umfangsflachen 96, 102 bzw. 102,98 der Kupplungshälften 78 und 84 und des Zwischenglieds 82 angelenkt.

Die Wellenkupplung nach Fig. 5 ist ähnlich aufgebaut wie die Wellenkupplung nach Fig. 1 und entsprechende Teile sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen wie dort.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5,6 und 7 weisen die erste und die zweite Kupplungshälfte 14 und 18 je eine Scheibe 108 bzw. 110 mit einer sich quer über die eine Stirnfläche 112 bzw. 114 der Scheibe 108 bzw. 110 sich erstreckenden, zu einem Durchmesser symmetrischen, vorspringenden Leiste 116 bzw. 118 auf. Wie aus Fig. 7 am besten ersichtlich ist, sind das erste und das zweite Paar von Lenkern 20 bzw. 26 jeweils symmetrisch zu beiden Seiten der Leiste 116 bzw. 118 an der ersten bzw. zweiten Kupplungshälfte 14 bzw. 18 angelenkt. Die Leisten 116 und 118 der ersten und der zweiten Kupplungshälfte 14 bzw. 18 sind zueinander gekreuzt angeordnet. Die Leisten 116 und 118 bilden Anschläge für die Lenker 20 bzw. 26, welche deren Auslenkung begrenzen.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind die beiden Kupplungshälften 14 und 18 hier mit Naben 120 bzw. 122 versehen, mit denen sie auf Wellenenden aufsetzbar sind. 35

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Die Ausführung nach Fig. 9 ist ähnlich aufgebaut wie die Ausführung nach Fig. 5 bis 7. Entsprechende Teile sind in Fig. 8 und 9 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 6 und 7.
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Bei der Ausführung nach Fig. 8 und 9 ist an der ersten und der zweiten Kupplungshälfte 14 bzw. 18 zwischen den jeweiligen Lenkern 20 bzw. 26 je ein gummielastischer Körper 124 angebracht, der mit seinen Seitenflächen 126 und 128 an den radial inneren Seiten der Lenker 20 bzw. 26 anliegt. Die erste und die zweite Kupplungshälfte 14 bzw. 18 weisen je eine Scheibe mit einer sich quer über die eine Stirnfläche 112 der Scheibe 108 ersteckenden, zu einem Durchmesser symmetrischen Vertiefung 130 auf. In der Vertiefung 130 ist der untere Teil des blockförmig ausgebildeten, gummielastischen Körpers 124 gehalten, dessen oberer Teil aus der Vertiefung herausragt. Das erste und das zweite Paar von Lenkern 20 bzw. 26 sind jeweils symmetrisch zu beiden Seiten der Vertiefung so an der ersten bzw. zweiten Kupplungshälfte 14 bzw. 18 angelenkt, daß ihre, einander zugewandten Seitenflächen 132,134 an den Seitenflächen 126,128 des blockförmig ausgebildeten gummielastischen Körpers 124 anliegen.

Die Vertiefungen 130 der ersten und der zweiten Kupplungshälfte 14 bzw. 18 sind zueinander gekreuzt angeordnet.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 bis 7 ist die Auslenkung der Lenker 20 und 26 durch einen Anschlag begrenzt, so daß keine Verklemmung stattfinden kann. Bei der Ausführung nach Fig. 8 und 9 sind die Lenker elastisch an eine Mittellage gefesselt. Auch hier ist die Auslenkung der Lenker 20 und 26 begrenzt.

Claims

Patentansprüche

1. Wellenkupplung zum winkeltreuen Kuppeln umlaufender Wellen (10,12), welche einen Radialversatz der Wellen (10,12) zuläßt, enthaltend

(a) eine erste Kupplungshälfte (14)

(b) ein Zwischenglied (16),

(c) ein erstes Paar von parallelen Lenkern (20), die einerseits an der ersten Kupplungshälfte (14) und anderseits an dem Zwischenglied (16) um zu den Wellenachsen parallele Schwenkachsen (34) angelenkt sind,

(d) eine zweite Kupplungshälfte (18) und

(e) ein zweites Paar von parallelen Lenkern (26), die gegenüber den Lenkern (20) des ersten Paares um 90 winkelversetzt einerseits an dem Zwischenglied (16) und andererseits an der zweiten Kupplungshälfte (18) um zu den Wellenachsen parallele Schwenkachse (44,4 6) angelenkt sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

(f) wenigstens ein Verbindungslenker (28) einerseits an der ersten Kupplungshalfte (14) und

andererseits an dem Zwischenglied (16) um Schwenkachsen (30,32) angelenkt ist, die senkrecht zu den durch die Schwenkachsen (34) der

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Lenker (20) des ersten Paares bestimmten Ebenen verlaufen, und

(g) wenigstens ein Verbindungslenker (38) einer-5

seits an dem Zwischenglied (16) und andererseits an der zweiten Kupplungshälfte (18) um Schwenkachsen (40,42) angelenkt ist, die senkrecht zu den durch die Schwenkachsen (44, 46) der Lenker (26) des zweiten Paares bestimmten Ebenen verlaufen.

2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

¹^ (a) zwischen der ersten Kupplungshälfte (14) und

dem Zwischenglied (16) wenigstens zwei der besagten Verbindungslenker (28) auf gegenüberliegenden Seiten der Kupplungshälfte (14) und des Zwischenglieds (16) vorgesehen sind und

(b) zwischen dem Zwischenglied (16) und der

zweiten Kupplungshälfte (18) wenigstens zwei der besagten Verbindungslenker (38) auf gegenüberliegenden Seiten des Zwischenglieds

(16) und der Kupplungshälfte (18) vorgesehen sind.

3. Wellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Kupplungshälften (14,18) und das Zwischenglied (16) auf gegenüberliegenden Seiten

Planflächen (48,50; 56,58,60; 52,54) parallel 35

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zu den besagten durch die Schwenkachsen (34;

44,46) der Lenker (20,26) bestimmten Ebenen aufweisen und

(b) die erste Kupplungshälfte (14) und das Zwischenglied (16) durch Paare von parallelen Verbindungslenkern (62,74; 64,76) miteinander verbunden sind, die nebeneinander auf gegenüberliegenden Planflächen (48,50;56,58) angelenkt sind und

(c) das Zwischenglied (16) und die zweite Kupplungshälfte (18) ebenfalls durch Paare von parallelen Verbindungslenkern (66,68; 70,72) miteinander verbunden sind, die nebeneinander

auf gegenüberliegenden Planflächen (60...; 52,54) angelenkt sind.

4. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Kupplungshälften (78,84) zentrale Ausnehmungen (92,94) mit inneren Umfangsflachen (96,98) aufweisen,

(b) das Zwischenglied (82) ringförmig mit einem zentralen Durchbruch (100) ausgebildet ist und eine innere Umfangsflache (102) aufweist und

(c) die Verbindungslenker (104,106) an den inneren Umfangsflachen (96,98) der Kupplungshälften (78,84) und des Zwischenglieds (82) angelenkt sind (Fig. 4).

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5. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die erste und die zweite Kupplungshälfte (14, 18)je eine Scheibe (108,110) mit einer sich

quer über die eine Stirnfläche (112,114) der Scheibe (108,110) erstreckenden, zu einem Durchmesser symmetrischen, vorspringenden Leiste (116,118) aufweisen, 10

(b) das erste und das zweite Paar von Lenkern (20, 26) jeweils symmetrisch zu beiden Seiten der Leiste (116,118) an der ersten bzw. zweiten Kupplungshälfte (14,18) angelenkt sind und

(c) die Leisten (116,118) der ersten und der zweiten Kupplungshälfte (14,18) zueinander gekreuzt angeordnet sind, wobei die Leisten (116,118) Anschläge für die Lenker (20,26) bilden und deren Auslenkung begrenzen.

6. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten und der zweiten Kupplungshälfte (14,18) zwischen den jeweiligen Lenkern (20,26) je ein gummielastischer Körper (124) angebracht ist, der mit seinen Seitenflächen (126,128) an den radial inneren Seiten (132, 134) der Lenker (20,26) anliegt.

7. Wellenkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die erste und die zweite Kupplungshälfte (14, 18) je eine Scheibe (108) mit einer sich quer über die eine Stirnfläche (112) der Scheibe

(1O8) erstreckenden, zu einem Durchmesser symmetrischen Vertiefung (130) aufweisen,

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(b) in der Vertiefung der untere Teil des blockförmig ausgebildeten, guininielastischen Körpers (124) gehalten ist, dessen oberer Teil aus der Vertiefung (130) herausragt, 5

(c) das erste und das zweite Paar von Lenkern (20 oder 26) jeweils symmetrisch zu beiden Seiten der Vertiefung (130) so an der ersten bzw. zweiten Kupplungshälfte (14,18) angelenkt sind, daß ihre einander zugewandten Seiten

flächen (132,134) an den Seitenflächen (126, 128) des blockförmig ausgebildeten, gummielastischen Körpers (124) anliegen, und

(d) die Vertiefungen (130) der ersten und der

zweiten Kupplungshälfte (14,18) zueinander gekreuzt angeordnet sind.