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Stand der Technik
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Es ist bereits bekannt, Sprengringe, Sicherungsringe und Spiralringe zur Abstützung axialer, rotierender Lasten in Handwerkzeugmaschinen zu verwenden. Bei derartigen Sicherungselementen wirkt lediglich eine kraftschlüssige Verbindung einer Rotationsbewegung entgegen. Die Vorspannung des Sicherungselements nimmt durch Schlupf, Vibration, etc. mit der Zeit ab, bis es zu einem Mitdrehen des Sicherungselements kommt, was zu einem erhöhten Verschleiß führt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere einen Bohrhammer, mit einem rotatorisch beweglich gelagerten Getriebeelement, mit einem Sicherungselement, über welches das Getriebeelement axial in der Handwerkzeugmaschine gelagert ist, wobei das Sicherungselement kraft- und formschlüssig mit dem Getriebeelement verbunden ist. Es wird vorgeschlagen, dass das Sicherungselement über die formschlüssige Verbindung sowohl axial als auch gegenüber einer Rotation in Umfangsrichtung des Getriebeelements gesichert ist. Vorteilhaft kann dadurch der Verschleiß reduziert werden.
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Unter einer Handwerkzeugmaschine soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Gerät zur Bearbeitung von Werkstücken mittels eines elektrisch angetriebenen Einsatzwerkzeugs verstanden werden. Typische Handwerkzeugmaschinen sind in diesem Zusammenhang Hand- oder Standbohrmaschinen, Schrauber, Schlagbohrmaschinen, Bohrhämmer, Schlaghämmer, Säbelsägen, Stichsägen, Kreissägen, Kappsägen, Hobel, Winkelschleifer, Schwingschleifer, Poliermaschinen oder dergleichen. Die Handwerkzeugmaschine kann als ein kabelgebundenes Netzgerät oder als ein kabelloses Akkugerät ausgebildet sein.
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Unter einem Getriebeelement soll insbesondere eine Welle verstanden werden, die zur Übertragung einer Antriebsbewegung eines Elektromotors der Handwerkzeugmaschine auf eine Werkzeugaufnahme der Handwerkzeugmaschine ausgebildet ist. Das Getriebeelement ist vorzugsweise als eine Welle ausgebildet, auf die während des Betriebs der Handwerkzeugmaschine eine axiale Kraft wirkt. Die Werkzeugaufnahme ist zur Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs, beispielsweise eines Bohrers, ausgebildet. Die Werkzeugaufnahme kann beispielsweise als ein Bohrfutter ausgebildet sein. Die Handwerkzeugmaschine weist insbesondere eine Arbeitsachse auf, um welche und/oder entlang welcher während des Betriebs der Handwerkzeugmaschine das Einsatzwerkzeug rotatorisch und/oder linear oszillierend antreibbar ist. Das Getriebeelement, kann als eine Antriebswelle oder als eine Abtriebswelle ausgebildet sein. Das Getriebeelement kann auch als eine Zwischenwelle oder als eine Vorgelegewelle ausgebildet sein. Insbesondere weist die Welle zur Übertragung einer Antriebsbewegung eine Schrägverzahnung auf, wobei durch die Schrägverzahnung zusätzlich zur Rotation eine axiale Kraft übertragen wird.
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Des Weiteren kann das Getriebeelement auch als ein Hammerrohr ausgebildet sein. Unter einem Hammerrohr soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Führungselement eines pneumatischen Schlagwerks der Handwerkzeugmaschine verstanden werden, dass zur Führung eines Schlägers, eines Kolben und/oder eines Bolzens ausgebildet ist.
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Das Sicherungselement kann als ein Sicherungsring, als eine Sicherungsscheibe, als ein Sprengring, als ein Spiralring, als ein Lamellenring oder dergleichen ausgebildet sein. Das Sicherungselement kann als ein Außensicherungselement zur Montage einer Welle oder als ein Innensicherungselement zur Montage einer Bohrung ausgebildet sein.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Getriebeelement an seiner Außenfläche ein Positionierungselement aufweist, in welches das Sicherungselement im montierten Zustand eingreift. Das Positionierungselement ist insbesondere zur Positionierung des Sicherungselements ausgebildet. Vorzugsweise ist das Positionierungselement als eine Nut, insbesondere als eine ringförmige Nut, ausgebildet. Insbesondere ist das Positionierungselement derart ausgebildet, dass das Sicherungselement im montierten Zustand axial gesichert ist. Die axiale Sicherung kann dabei mit Spiel erfolgen. Das Positionierungselement ist insbesondere einstückig mit dem Getriebeelement ausgebildet.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Getriebeelement ein Formschlusselement aufweist, dass insbesondere als ein Anschlag für das Sicherungselement ausgebildet ist. Das Formschlusselement ist insbesondere im Bereich des Positionierungselements angeordnet. Vorzugsweise ist das Formschlusselement im Positionierungselement angeordnet. Der Anschlag ist derart angeordnet, dass bei einer Relativbewegung des Sicherungselements bezüglich des Getriebeelements in Umfangsrichtung des Getriebeelements das Sicherungselement das Getriebeelement beaufschlagt. Insbesondere wird durch das Formschlusselement eine Rotation des Sicherungselements um das Getriebeelement in eine Richtung begrenzt. Bevorzugt weist das Getriebeelement zwei Formschlusselemente auf, um ein Rotation des Sicherungselements um das Getriebeelement in zwei entgegengesetzte Richtungen zu begrenzen. Vorzugsweise ist das Formschlusselement einstückig mit dem Getriebeelement ausgebildet.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass das Sicherungselement im montierten Zustand teilweise innerhalb einer Hüllkurve des Getriebeelements angeordnet ist. Vorteilhaft kann dadurch ein wirksamer Formschluss in Umfangsrichtung erzeugt werden. Unter der Hüllkurve des Getriebeelements soll in diesem Zusammenhang insbesondere der von dem Getriebeelement beanspruchte Raum bei einer Rotation des Getriebeelements um seine Längsachse verstanden werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Sicherungselement das Getriebeelement in Umfangsrichtung des Getriebeelements zu zumindest 75%, insbesondere zu zumindest 85%, vorzugsweise zu zumindest 95%, umschließt. Vorteilhaft kann dadurch eine sichere Befestigung des Sicherungselements am Getriebeelement realisiert werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Sicherungselement einen im Wesentlichen ringförmigen Grundkörper aufweist, dessen Enden einander zugewandt sind, wobei zumindest eines der Enden ein Formschlusselement aufweist, das zur Ausbildung eines Formschlusses in Umfangsrichtung ausgebildet ist. Die Enden weisen insbesondere einen Abstand voneinander auf, der unterhalb 20% des Umfangs des Sicherungselements, vorzugsweise unterhalb 10 % des Umfangs des Sicherungselements, liegt. Das Formschlusselement des Sicherungselements ist insbesondere derart ausgebildet, dass es im Falle einer Beaufschlagung des Formschlusselements des Getriebeelements dieses punktförmig, linienförmig oder flächig beaufschlagt. Das Sicherungselement kann ein Montageelement aufweisen, das zur Erleichterung der Montage und/oder Demontage des Sicherungselements ausgebildet ist. Das Montageelement ist vorzugsweise im Bereich der Enden des Sicherungselements angeordnet. Vorzugsweise weist jedes Ende des Sicherungselements zumindest ein Montageelement auf.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Sicherungselement für eine Welle, mit einem im Wesentlichen ringförmigen Grundkörper, mit zwei Enden, die voneinander beabstandet sind, wobei zumindest eines der Enden ein Formschlusselement aufweist, das derart ausgebildet ist, dass ein Durchmesser des Sicherungselements im Bereich des Formschlusselements kleiner ist, als ein maximaler Durchmesser des Sicherungselements. Die Enden sind vorzugsweise auf derselben Seite des Sicherungselements angeordnet. Insbesondere weist das Sicherungselement in einem Bereich, der den Enden zugewandt ist, eine kleinere Ringstärke auf, als in einem den Enden abgewandten Bereich. Vorteilhaft kann dadurch eine zur Montage benötigte Elastizität des Sicherungselements gewährleistet werden. Unter einer Ringstärke soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine maximale radiale Erstreckung bzw. Dicke des Sicherungselements verstanden werden.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Bezugszeichen von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung, die sich im Wesentlichen entsprechen, werden mit derselben Zahl und mit einem die Ausführungsform kennzeichnenden Buchstaben versehen.
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Es zeigen:
- 1 ein Teilschnitt einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine;
- 2a eine perspektivische Ansicht eines Getriebeelements;
- 2b ein Querschnitt durch das Getriebeelement gemäß 2a;
- 3 ein Querschnitt durch ein mit dem Getriebeelement verbundenen Sicheru ngselement;
- 4a ein Querschnitt durch das Sicherungselement während einer Rotation des Getriebeelements entgegen dem Uhrzeigersinn;
- 4b eine Draufsicht auf das Sicherungselement gemäß 4a;
- 4c ein Querschnitt durch das Sicherungselement während einer Rotation des Getriebeelements im Uhrzeigersinn;
- 5 eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform des Getriebeelements.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist eine Handwerkzeugmaschine 10 mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sicherungselements 12 in einem Teilschnitt gezeigt. Die Handwerkzeugmaschine 10 ist beispielhaft als ein Bohrhammer 14 ausgebildet. Die Handwerkzeugmaschine 10 weist ein Gehäuse 16 auf, in welchem eine ein Elektromotor aufweisende Antriebseinheit 18 angeordnet ist. Zur Übertragung einer Antriebsbewegung ist die Antriebseinheit 18 über eine Getriebeeinheit 20 mit einer Werkzeugaufnahme 22 verbunden. Die Werkzeugaufnahme 22 ist zur Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs (nicht abgebildet) ausgebildet. Das Einsatzwerkzeug kann beispielhaft als ein Gesteinsbohrer oder als ein Meißel ausgebildet sein. Das Einsatzwerkzeug ist im mit der Werkzeugaufnahme 22 verbundenen Zustand rotatorisch drehbar um und/oder linear oszillierend entlang einer Arbeitsachse 24 der Handwerkzeugmaschine 10 antreibbar ausgebildet. Die Getriebeeinheit 20 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu der Antriebseinheit 18. Die Getriebeeinheit 20 umfasst ein Schlagwerk 19, das beispielhaft als ein Exzenterschlagwerk ausgebildet ist. Das Schlagwerk 19 ist als ein pneumatisches Schlagwerk 19 ausgebildet und umfasst ein Getriebeelement 26, das als ein Hammerrohr 28 ausgebildet ist. Das Getriebeelement 26 ist drehbar im Gehäuse 16 der Handwerkzeugmaschine 10 gelagert. Das Getriebeelement 26 ist mit einem weiteren Getriebeelement 30, das als eine Zwischenwelle 32 ausgebildet ist, verbunden. Zur Übertragung einer Rotationsbewegung von der Antriebseinheit 18 auf das Getriebeelement 26 ist das Getriebeelement 26 mit dem weiteren Getriebeelement 30 über ein Kegelradgetriebe 33 verbunden. In dem Hammerrohr 28 ist beispielhaft ein Kolben 36, ein Schläger 38 und ein Bolzen 40 linear beweglich angeordnet. Das Hammerrohr 28 ist zur linearen Führung des Kolbens 36 ausgebildet. Im Betrieb des Schlagwerks 19 wird der Kolben über eine Exzenterstufe linear oszillierend angetrieben, sodass innerhalb des Hammerrohrs 34 zwischen dem Schläger 38 und dem Kolben 36 abwechselnd ein Überdruck und ein Unterdruck zum Antrieb des Schlägers 38 erzeugt wird. Das als Hammerrohr 28 ausgebildete Getriebeelement 26 ist über zwei Sicherungselemente 12 im Gehäuse 16 der Handwerkzeugmaschine 10 axial gesichert.
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In 2a ist ein perspektivischer Teilausschnitt und in 2b ein Querschnitt des Getriebeelements 26 gezeigt. Das Getriebeelement 26 weist Belüftungsöffnungen 42 auf, die zur Steuerung des Schlagwerks 19 vorgesehen sind. Die Belüftungsöffnungen 42 sind über eine Steuerhülse 44 verschließbar ausgebildet. Die Steuerhülse 44 ist axial beweglich auf dem Hammerrohr 28 gelagert und wird beim Andrücken des Einsatzwerkzeugs an ein Werkstück entgegen einer Federkraft über die Belüftungsöffnungen 42 geschoben um diese zu verschließen. Die axiale Beweglichkeit der Steuerhülse 44 wird dabei über eines der Sicherungselemente 12 begrenzt.
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Des Weiteren weist das Getriebeelement 26 an seiner Außenfläche 46 ein Positionierungselement 48 für das Sicherungselement 12 auf. Das Positionierungselement 48 ist beispielhaft als eine im Wesentlichen ringförmige Nut 50 ausgebildet. Eine Breite der Nut 50 entspricht dabei im Wesentlichen einer Breite des Sicherungselements 26. Insbesondere ist die Nut 50 nur unwesentlich breiter als das Sicherungselement 12 ausgebildet. Durch das Positionierungselement 48 wird das Sicherungselement 12 axial an der Außenfläche 46 des Getriebeelements 26 gelagert. Des Weiteren weist das Getriebeelement 26 zwei Formschlusselemente 52, die dazu ausgebildet sind eine Beweglichkeit des Sicherungselements 12 in Umfangsrichtung des Getriebeelements 26 einzuschränken. Die Formschlusselemente 52 sind als Anschläge 54 ausgebildet. Die Formschlusselemente 52 sind insbesondere innerhalb des Positionierungselements 48 angeordnet. Die Formschlusselemente 52 werden durch eine Bohrung 56 in der Nut 50 gebildet, wobei die Bohrung 56 eine Tiefe 58 aufweist, die größer ist als eine Tiefe 60 der Nut 50 (vgl. 2b). Die Bohrung 56 weist beispielhaft einen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei auch andere Querschnitte denkbar sind. Die Formschlusselemente 52 weisen dadurch einen im Wesentlichen kreisbogenförmigen Querschnitt auf (siehe 4b).
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In 3 ist eine Querschnitt des auf dem Getriebeelement 26 befestigten Sicherungselements 12 gezeigt. Das Sicherungselement 12 ist beispielhaft als ein Sicherungsring 62 für eine Welle ausgebildet. Im montierten Zustand ist das Sicherungselement 12 in dem Positionierungselement 48 bzw. der Nut 50 des Getriebeelements 26 angeordnet. Das Sicherungselement 12 ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Es ist allerdings ebenso denkbar, dass das Sicherungselement 12 aus einem Kunststoff gefertigt ist. Das Sicherungselement 12 weist ein erstes Ende 64 und ein zweites Ende 66 auf, wobei die beiden Enden 64, 66 einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die beiden Enden 64, 66 sind voneinander beabstandet ausgebildet, wobei der Abstand zwischen den beiden Enden kleiner als 10% des Umfangs des Sicherungselements 12, insbesondere kleiner als 10% eines äußeren Durchmessers des Getriebeelements 26 im Bereich der Nut 50, ist. Das Sicherungselement 12 ist derart elastisch ausgebildet, dass es zur Montage auf dem Getriebeelement 26 gespreizt werden kann. Zur Erleichterung der Montag und/oder Demontage des Sicherungselements 12 weist das Sicherungselement 12 Montageelemente 68 auf. Beispielhaft weist das Sicherungselement 12 je Ende 64, 66 ein Montageelement 68 auf. Die Montageelemente 68 sind als kreisförmige Querbohrungen ausgebildet. Mittels eins speziellen Werkzeugs (nicht abgebildet) kann durch Eingriff in die Montageelemente 68 das Sicherungselement 12 zur Montage oder Demontage gespreizt werden.
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Zur Erhöhung der Elastizität weist das Sicherungselement 12 ein variierende Ringstärke 70, 72 auf. Insbesondere weist das Sicherungselement 12 in einem den Enden 64, 66 gegenüberliegenden Bereich eine maximale Ringstärke 70 auf. Ausgehend von der maximalen Ringstärke 70 verkleinert sich die Ringstärke stetig in Richtung der Enden 64, 66 zu einer minimalen Ringstärke 72 hin. Im nicht montierten Zustand weist das Sicherungselement 12 vorzugsweise einen maximalen Innendurchmesser auf, der kleiner ist als ein äußerer Durchmesser 74 des Getriebeelements 26 im Bereich des Positionierungselement 48 bzw. der Nut 50. Im montierten Zustand ist das Sicherungselement 12 derart gespreizt, dass der maximale Innendurchmesser des Sicherungselements 12 im Wesentlichen dem äußeren Durchmesser 74 des Getriebeelements 26 im Bereich des Positionierungselements 48 entspricht, wodurch ein Kraftschluss zwischen dem Sicherungselement 12 und dem Getriebeelement 26 entsteht.
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Mit zunehmenden Verschleiß kann dieser Kraftschluss soweit abgeschwächt werden, dass eine Relativbewegung des Sicherungselements 12 bezüglich des Getriebeelements 26 ermöglicht wird. Um einer Rotation des Sicherungselements 12 um das Getriebeelement 26 in diesem Zustand entgegenzuwirken, weist das Sicherungselement 12 Formschlusselemente 74 auf, die zu den Formschlusselementen 52 des Getriebeelements 26 korrespondieren. Unter korrespondieren soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Formschlusselemente 74 des Sicherungselements 12 und die Formschlusselemente 52 des Getriebeelements 26 derart miteinander wechselwirken, dass eine Relativbewegung des Sicherungselements 12 in Umfangsrichtung begrenzt wird.
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Das erste Ende 64 weist an seiner dem zweiten Ende 66 zugewandten Seite ein als ein Anschlag 76 ausgebildetes Formschlusselement 74 auf. Der Anschlag 76 wird dabei von einer ebenen Wandfläche bzw. Seitenfläche des ersten Endes 64 gebildet. Analog weist auch das zweite Ende 66 ein als Anschlag 76 ausgebildetes ebenes Formschlusselement 74 auf.
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Das Formschlusselement 74 ist derart ausgebildet, dass das Sicherungselement 12 im Bereich des Formschlusselements 74 einen Innendurchmesser 78 aufweist, der kleiner ist als der maximale Innendurchmesser im montierten Zustand. Das Sicherungselement 12, insbesondere das Formschlusselement 74 des Sicherungselements 12, greift im montierten Zustand in eine Hüllkurve 88 des Getriebeelements 26 insbesondere im Bereich des Positionierungselements 48 ein. Die Hüllkurve 88 wird dabei insbesondere von dem Bereich aufgespannt, den das Getriebeelement 26 bei einer Rotation um seine Längsachse einnimmt.
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In 4a ist ein Querschnitt des Sicherungselements 12 auf dem Getriebeelement 26 gezeigt, bei dem das Getriebeelement 26 gegen den Uhrzeigersinn rotiert und das Sicherungselement 12 nicht über einen Kraftschluss auf dem Getriebeelement 26 fixiert ist. Es erfolgt eine Rotation des Sicherungselements 12 in Umfangsrichtung des Getriebeelements 26 bis das Sicherungselement 12 über das erste Ende 64, insbesondere über das Formschlusselement 74 am Formschlusselement 52 des Getriebeelements 26, zum Liegen kommt.
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In 4b ist das Sicherungselement 12 in der Position gemäß 4a in einer Draufsicht gezeigt. Da das als Anschlag 76 ausgebildete Formschlusselement 74 eine im Wesentlichen ebene Oberfläche aufweist und das als Anschlag 54 ausgebildete Formschlusselement 52 des Getriebeelements 26 einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweist, liegt das Sicherungselement 12 linienförmig bzw. im Querschnitt punktförmig am Getriebeelement 26 an.
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In 4c ist ein Querschnitt des Sicherungselements 12 auf dem Getriebeelement 26 gezeigt, bei dem das Getriebeelement 26 entlang dem Uhrzeigersinn rotiert und das Sicherungselement 12 nicht über einen Kraftschluss auf dem Getriebeelement 26 fixiert ist. Es erfolgt eine Rotation des Sicherungselements 12 in Umfangsrichtung des Getriebeelements 26 bis das Sicherungselement 12 über das zweite Ende 66, insbesondere über das Formschlusselement 74 am Formschlusselement 52 des Getriebeelements 26, zum Liegen kommt.
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Die beschriebene Ausführungsform mit jeweils zwei gegenüberliegenden Formschlusselementen am Sicherungselement 12 und am Getriebeelement 26 ist vorzugsweise für Getriebeelemente bzw. Wellen vorgesehen, die in beide Rotationsrichtungen antreibbar sind. Ist das Getriebeelement bzw. die Welle nur in eine Rotationsrichtung antreibbar, so ist auch denkbar, dass das Getriebeelement und das Sicherungselement jeweils nur ein zueinander korrespondierendes Formschlusselement aufweisen.
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In 5 ist eine alternative Ausführungsform des Getriebeelements 26a, das mit einem Sicherungselement 12a wie zuvor beschrieben verbunden ist, in einer Draufsicht gezeigt. Das Sicherungselement 12a ist im Wesentlichen identisch zu dem Sicherungselement 12 ausgebildet. Das Sicherungselement 12a ist in einem Positionierungselement 48a angeordnet, das als eine ringförmige Nut 50a ausgebildet ist. Das Getriebeelement 26a weist zwei gegenüberliegende Formschlusselemente 52a auf, die jeweils als Anschlag 54a ausgebildet sind. Die Anschläge 54a werden durch Ausnehmungen 80a in der Außenfläche des Getriebeelements 26a gebildet. Die Ausnehmungen 80a weisen ein Tiefe auf, die größer ist als eine Tiefe der Nut 50a. Die Ausnehmungen 80a weisen einen im Wesentlichen ovalförmigen Querschnitt auf. Insbesondere werden die Ausnehmungen bereichsweise durch eine im Wesentlichen ebene Wandfläche 82a begrenzt, die den Anschlag 54a bildet. Die Formschlusselemente 74a des Sicherungselements 12a sind wie zuvor beschriebenen als ebene Anschläge 76a ausgebildet. Vorteilhaft liegt dadurch in dieser Ausführungsform das Sicherungselement 12a flächig am Getriebeelement 26a an.
