DE2755887A1

DE2755887A1 - Abgedichtete elektromagnetische kupplung fuer textilmaschinen

Info

Publication number: DE2755887A1
Application number: DE19772755887
Authority: DE
Inventors: John Frederick Puro
Original assignee: Purolator Products Co LLC
Current assignee: Purolator Products Co LLC
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1977-12-15
Publication date: 1978-06-22
Also published as: US4126215A; IT1089776B; JPS5377947A; JPS562208B2; CA1078764A; FR2374558B1; FR2374558A1; DE2755887C2; GB1593528A

Description

AbgedichtEite elektromagnetische Kupplung für Textilmaschinen

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung zur Drehmomentübertragung! die als UrBmse oder Kupplung geeignet ist. Die Erfindung ist insbesondere auf eine elektromagnetische Bremse oder Kupplung gerichtet, bei der eine Dichtung zur Isolierung der Arbeitsflächen, des Luftspalts oder der Lagerflächen der Vorrichtung Verwendung findet, um zu verhindern, daß Fremdpartikel an die Arbeits- oder Lagerflächen gelangen.

Die verschiedenen Arten von elektromagnetisch betätigten Bremsen und Kupplungen, die sich im Gebrauch befinden, besitzen einen Luftspalt zwischen einem ein elektromagnetisches Feld aufweisenden Element, das zur Induzierung eines Magnetflusses durch eine elektrisch erregbare Spule isoliert ist, und einem magnetisch betätigbaren Anker, der in Abhängigkeit von der Erregung der Spule in Richtung auf das das elektromagnetische Feld aufweisende Element oder von diesem weg bewegbar ist.

Derartige Kupplungen kommen beispielsweise als kettengetriebene Kupplungen bei der Garnhorstollung auf offenseitigen Spinnereimaschinen zum

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Einsatz, und zwar hierbei zur Aufnahme des Garnes vom Spinnkopf. Da das Garn bzw. der Faden aus Baumwollfaser bzw. Lintbaumwollpartike]π hergestellt wird, ist die die Kupplung umgebende Atmosphäre weitgehend aufgeladen mit Faserpartikeln oder Flusen.

Kupplungen der bekannten Bauart, die in einer derartigen Atmosphäre arbeiten, erfordern eine umfangreiche Wartung, insbesondere Schmierung. Wenn keine ausreichende Schmierung stattfindet, treten Stilliegezeiten der Spinnereimaschine auf, da die Kupplung vollständig ausfällt. Bei den bekannten Kupplungen drangen die Flusen oder Faserpartikel allmählich in den Bereich der Arbeitsflächen der Kupplung ein und verstopften die Arbeitsflächen des Luftspaltes, so da 13 der Betrieb der Kupplung Störungen unterworfen war. Darüber hinaus fand eine Ansammlung von Baumwollflusen oder Fremdfasern auch nahe den Lagerflächen des Ausgangselementes und Eingangselementes statt, und es wurde aufgrund der Beschaffenheit der Fremdpartikel den Schmiermittel-imprägnierten

Lagern Ül entzogen. Das hatte einen hohen Schmiermittelbedarf zur Folge.

sich

Wenn nicht in ausreichender Weise geschmiert wird,fressen"\die Kupplungslager fest , so daß die Kupplung ersetzt werden muß. Es ist klar, daß mit dem Austausch der Kupplungen von Spinnereimaschinen hohe Wartungskosten und lange Stilliegezeiten verbunden sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Vorrichtung zur Drehmomentübertragung, die als Bremse oder Kupplung verwandbar ist und eine neuartige Dichtung aufweist, die das Eindringen von Flueen oder anderen Fremdfaserpartikeln an die Arbeitsflächen der

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Kupplung sowie die Ansammlung derselben nahe den Lagerflächen der Kupplung wirksam verhindert.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Einscheiben-Kupplung oder -Bremse zum Übertragen eines Drehmomentes von einem Eingangselement auf ein Ausgangselement, bei der eine Vielzahl von Dichtungen Verwendung findet, um Fremdfaserpartikel oder Flusen am Eindringen in den Arbeitsbereich zwischen dem Ausgangs- und Eingangselement wirksam zu hindern und dadurch die Betriebseigenschaften der Vorrichtung zu verbessern. Darüber hinaus werden Dichtungen vorgesehen, um eine Ansammlung von Fremdfaserpartikeln oder Flusen im Lagerbereich der Kupplung zu vermeiden und dadurch die Wartungskosten der Kupplung zu verringern und deren wirksame Lebensdauer zu erhöhen■ Die bei den bekannten Kupplungen auftretenden Probleme einer unzureichenden Schmierung sowie schlechter Betriebseigenschaften werden dadurch ausgeschaltet·

Es ist daher Ziel der Erfindung, eine elektromagnetische Einacheiban-Kupplung oder -Bremse zu schaffen, die derart abgedichtet ist, daß keine Fremdpartikel mit ihren Arbeitsflächen in Kontakt traten können.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine elektromagnetische Kupplung oder Bremse vorzusehen, deren Drehmomentausgang durch die zur Abdichtung verwendeten Einrichtungen nicht nachteilig beeinflußt wird.

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Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer elektromagnetischen Kupplung oder Bremse, die eine Dichtung aufweist, welche die Bewegung der drehmomentUbertragenden Elemente in beiden Richtungen nicht wesentlich verzögert, die jedoch die Arbeitsflächen in wirksamer Weise gegen ein Eindringen von Fremdpartikeln, wie Flusen oder Fasern, abdichtet.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer elektromagnetischen Vorrichtung zur Drehmomentübertragung, von deren Lagerflächen infolge des Eindringens von Fremdpartikeln oder Flusen kein Schmiermittel entzogen wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist as, eine Dichtung für eine elektromagnetische Kupplung zur Verfügung zu stellen, die die Fremdpartikel der umgebenden Atmosphäre nicht anzieht.

Schließlich ist es ein Ziel der Erfindung, eine elektromagnetische Kupplung oder Bremse mit einer Kunststoffdichtung vorzusehen, die aus dem die Kupplung umgabenden Arbeitsbereich keine Flussn oder Fremdpartikel anzieht und die als Lagermaterial sowohl für das treibende als auch für das angetriebene Element der Kupplung Verwendung finden kann.

Andere Ziele und Vorteile dar Erfindung gehen aus der nachfolgenden data L liierten Beschreibung In Verbindung mit dar beigefügten Zeichnung hervor. Es zeigern

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Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete elektromagnetische Kupplung im aberregten Zustand; und

Fig. 2 eine Endansicht in Richtung der Pfeile 2-2.

In Fig. 1 ist eine elektromagnetische Vorrichtung zur Drehmomentübertragung gezeigt, die lediglich in allgemeiner Weise eine erfindungsgemäß ausgebildete Kupplung oder Bremse verdeutlicht. Bei der in Fig. 1 gezeigten speziellen Ausführungsform werden dia Kupplungshälften auf elektromagnetischem Wege miteinander in Eingriff gebracht und über eine Rückzugfeder voneinander getrennt. Es ist jedoch klar, daß die Erfindung auch auf Kupplung?anwendbar ist, deren Hälften durch Federn · miteinander in Eingriff gebracht und auf elektromagnetischem Wage voneinander getrennt werden, sowie auf Bremsen, die auf elektromagnetischem Wege betätigt und über Rückzugfedern freigegeben werden oder umgekehrt.

Die in Fig. 1 dargestellte elektromagnetische Kupplung 10 umfaßt ein ringförmiges Eingangs- oder Treibelement 20, ein ringförmiges Ausgangsoder angetriebenes Element 50, eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 70 und geeignete Dichtungs- und Lagereinrichtungen, die später beschrieben werden. Die Vorrichtung zur Drehmomentübertragung ist auf einer Welle [nicht gezeigt) montiert und wird durch einen Kettentrieb (nicht gezeigt) angetrieben, der wiederum über das Kettenrad 15 das Treib- oder Eingangselement 20 in Drehungen versetzt. Das Kettenrad 15 ist um ELngangsalement 20 über geeLgnete Befestigungselemente, wie

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Schrauben 17, befestigt. Ein Ende des Eingangselementes 20 bildet einen Schulterabschnitt 21, auf dem das Kettenrad montiert ist. Das Eingangselement weist des weiteren an seinem an der Welle befestigten Innenumfang eine Lagerfläche 22 auf. Eine becherförmige axiale Verlängerung 23 am Außenumfang des Eingangselementes besitzt eine ausreichende Länge, um mit der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 70 in Kontakt zu treten und zwischen dieser Einrichtung und der axialen Verlängerung des Treibelementes eine Dichtungsfläche 24 vorzusehen. Der becherförmige Abschnitt 23 des Eingangselementes ist des weiteren mit einem inneren Schulterabschnitt 25 versehen, an dem über übliche Befestigungselemente, wie Schrauben 27, ein elastisches Element 26, beispielsweise eine Feder, befestigt ist. Ebenfalls an dem elastischen Element 26 ist ein ringförmiges Ankerelement 30 über geeignete Befestigungsmittel, wie einen Niet 35, befestigt. Der Anker wird innerhalb der becherförmigen axialen Verlängerung 23 des Treibelementes gehalten und besitzt eine Arbeitsfläche 31, die senkrecht zur Mittelachse der Kupplung verläuft.

Bei der bevorzugten Auβführungsform der Erfindung besteht dieses Treibelement aus Kunststoff. Dadurch kann der Innenumfang 22 des Treibelementes ein Lager zwischen dem Kettenrad und der Welle bilden. Das auf chemischem Wege geschmierte Kunststoff material macht daher ein besonderes Schmiermittel für dieses Lager überflüssig. Darüber hinaus werden Fremdfasern oder Flusen, die sich in der die Kupplung umgebenden Atmosphäre befinden,

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nicht durch das Kunststoffmaterial angezogen. Wie oben erwähnt, umgibt die becherförmige Verlängerung des Treibelementes die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung und bildet eine Dichtung 24 zwischen dieser Betätigungsvorrichtung und dem Treibelement. Da das Treibelement aus Kunststoff besteht, ruft die Dichtung 24 keinen merkbaren Widerstand zwischen dem rotierenden Treibelement und der stationären elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung hervor, während sie zur gleichen Zeit in der die Kupplung umgebenden Atmosphäre vorhandene Fremdpartikel und Flusen daran hindert, in den Arbeitsbereich der Kupplung einzudringen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform findet eine einstückige Konstruktion eines ringförmigen inneren Elementes 50 Anwendung, das an der Ausgangswelle (nicht gezeigt) montiert ist. Da· innere Element 50 setzt sich aus drei konzentrischen ringförmigen Elementen 53,56 und 59 zusammen, die ein einstückiges Rotationselement bilden. Um zwei getrennte Fluß-leitende Flächen 54,58 vorzusehen, ist das radial innere Element 53 des angetriebenen Elementes über einen nichtleitenden Ring 56 von dem radial äußeren Element 59 getrennt angeordnet. Dieses spezielle Merkmal von elektromagnetischen Kupplungen, d.h. die Ausbildung von zwei Polen, ist bekannt. Der nichtleitende Ring 56 kann aus verschiedenartigen nichtmagnetischen Materialien, wie rostfreier Stahl, Messing etc. gefertigt werden. Die Polfläche 54 des inneren Elementes verläuft senkrecht zur Achse der Auegangewelle und parallel zur Stirnseite 31 des Ankers.

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Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 70 umfaßt eine elektromagnetische Wicklung oder Spule 72 und ein Fluß-leitendes Gehäuse 74 für diese Spule. Die Spule ist innerhalb eines Hohlraumes des Gehäuses angeordnet und ist dort über einen geeigneten Kleber, beispielsweise Epoxidharz, befestigt. Die Spule kann aus Kupferdraht oder irgendeinem anderen geeigneten Material gefertigt sein und ist in geeigneter Weise an eine elektrische Gleichstromquelle und eine elektrische Steuereinrichtung 76 (nicht gezeigt) angeschlossen. Das Gehäuse ist durch einen geeigneten Montagearm 85 drehfest und in Axialrichtung unverschieblich gelagert. Dieser Montagearm hält bei Erregung der Kupplung das elektromagnetische Gehäuse relativ zum Eingangselement stationär.

Zwischen dem festen Gehäuse 74 der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 70 und dem inneren Element 50 ist ein reibungsfreies Lager 90 vorgesehen, das eine Drehbewegung des inneren Elementes relativ zum Gehäuse ermöglicht· Darüber hinaus ist ein elektromagnetisch leitender Gleitkontakt, der für den Fachmann bekannt ist, zwischen dem ringförmigen radial äußeren Teil des inneren Elementes und dem elektromagnetischen Gehäuse vorgesehen. Das Lagerelement 90 weist an einem Ende eine Schulter 91 auf, die gegen das innere Element stößt. Das innere Element 50 ist über geeignete Befestigungsmittel, beispielsweise Stellschrauben 100, an der Welle montiert.

Um Fremdfasern oder Fluaen am Eindringen In den Arbeitsbereich des Lagerelanentes 90 zu hindern, ist am inneren Element bei 111 eine Gleitdichtung 110 montiert. Diese Gleitdichtung befindet sich sowohl Mit dem elektromagnetischen Gehäuse und dem inneren Element in Kontakt.

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SiB ist aus einem Kunststoff gefertigt, der Flusan oder Fasern nicht anzieht, und dichtet den Lagerbereich gegenüber der die Kupplung umgebenden Atmosphäre ab. Diese scheibenartige Kunststoffdichtung verhindert, daß Flusen oder andere Fremdmaterialien in den Lagerbereich eindringen können und daß damit dem Kunststofflager seine Schmiereigenschaften entzogen werden.

Fig· 2 ist eine Endansicht der Kupplung. Das scheibenartige Dichtungselement 110 ist am inneren Element befestigt und gleitet gegen das elektromagnetische Gehäuse 74. Das Kettenrad 15 ist koaxial zur mittigen Welle (nicht gezeigt) montiert. Der Montagearm Θ5 ist an einer üblichen Montagefläche befestigt und hält die Verbindung 78 zur Stromquelle in einer festen Lage.

Es ist für den Fachmann ohne weiteres klar, daß das hier beschriebene Verfahren zur Abdichtung der Arbeitsflächen und Lagerflächen der Kupplung auch auf eine Bremse oder andere elektromagnetische Vorrichtung zur Drehmomentübertragung anwendbar ist. Die vorstehende Beschreibung stellt daher keine Eingrenzung des Erfindungsgedankens dar.

Für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird diese an einer üblichen Welle montiart, während das elektromagnetische Gehäuse an einer stationären Oberfläche bafestigt wird. Ein Kettentrieb (nicht gezeigt) wird über das Kettenrad geführt, so daß das Treibelement relativ zur Welle in Drehungen versatzt werden kann. Die Welle, das innere Element und das Spulengehäuse bafinden sich im aberregten Zustand der Spule

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in bezug auf das Kettenrad und das Treibelement in Ruhelage. Dabei steht die becherförmige äußere Verlängerung des Treibelementes in Gleitkontakt mit dem elektromagnetischen Gehäuse. Wenn die Spule erregt wird, bewegt sich der Anker in Axialrichtung, so daß er mit den Polflächen des inneren Elementes in Eingriff tritt. Die am Anker und am Treibelement befestigte Feder zieht den Anker in seine anfängliche Ruhelage zurück, wenn die Spule aberregt ist.

Nach erfolgtem Eingriff des Ankers beginnt das innere Element sich zu drehen und treibt auf diese Weise die Ausgangswelle an. Dabei verbleibt das elektromagnetische Gehäuse in bezug auf das innere Element in einer stationären Lage, während die am inneren Element montierte Gleitdichtung zusammen mit diesem rotiert und in Gleiteingriff mit dem elektromagnetischen Gehäuse steht. Daraus folgt, daß beim Betrieb der Vorrichtung die Arbeitsbereiche der miteinander in Eingriff tretenden Flächen sowie die Lagerflächen des Treibelementes und des elektromagnetischen Gehäuses vollständig gegenüber Fremdpartikeln, wie Flusen oder Baumwollfasern, die eich in der die Kupplung umgebenden Atmosphäre befinden, abgedichtet sind.

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L e e r s e

i te

Claims

Facet Enterprises, Inc.

South Yale

Tulsa, Oklahoma 74136 /USA 9. Dezember 1977

M-4449

Patentansprüche

Verrichtung zur Drehmomentübertragung, gekennzeichnet durch ein treibendes Kupplungselement, ein angetriebenes Kupplungselement, das zu dem treibenden Kupplungselement benachbart montiert ist und mit diesem in Eingriff treten kann, ein Ankerelement, das an einem der Kupplungselementen befestigt ist, Einrichtungen zur Befestigung des Ankerelementes an einem der Kupplungselemente, eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung, die an dem anderen Kupplungselement montiert ist, um einen drehmomentübertragenden Eingriff zwischen den Kupplungselementen herzustellen, wenn die Betätigungsvorrichtung erregt ist, und Einrichtungen zum Montieren der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung an dem anderen Kupplungselement, die Dichtungseinrichtungen einschließen, welche zu dem anderen Kupplungselement und der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung benachbart montiert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kupplungselement des weiteren Dichtungseinrichtungen umfaßt, die

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ORiGiNAL INSPECTED

zu dem einen Kupplungselement und der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung benachbart angeordnet und relativ zu der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung drehbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kupplungselement des weiteren die folgenden Bestandteile umfaßt: ein Kettenrad, das an dem treibenden Element montiert ist und dieses antreibt, einen ringförmigen, sich in Axialrichtung erstreckenden, äui3eren becherförmigen Abschnitt, der sich in Glaiteingriff mit der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung befindet, ein elastisches clement, das zwischen dem Ankerelement und dem Treibeiernent gelagert ist und mit beiden Elementen zusammenwirkt, erste Einrichtungen zum Montieren des elastischen Elementes an dem Treibelement, die zweite Einrichtungen zum Montieren des Ankerelementes an dem elastischen Element einschließen, dritte Einrichtungen zum Montieren des Kettenrades am Treibelement und erste Lagereinrichtungen, die am Innenurafang des Treibelementes angeordnet sind.
4. Vorrichtung nacn Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kupplungselement des weiteren folgende Bestandteile umfaßt ι ein Kettenrad, das am Treibelement montiert ist und dieses antreibt, einen ringförmigen, sich in Axialrichtung erstreckenden, äußeren becherförmigen Abschnitt, der sich in Gleiteingriff mit der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung befindet, ein elastisches Element, das zwischen dem Ankerelement und dem

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Treibelement angeordnet ist und mit beiden Elementen zusammenwirkt, erste Einrichtungen zum Montieren des elastischen Elementes am Treibelement, die zweite Einrichtungen zum Montieren des Ankerelementes am elastischen Element einschließen, dritte Einrichtungen zum Montieren des Kettenrades am Treibelement und erste Lagereinrichtungen, die am Innenumfang des Treibelementes angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kupplungselement aus Kunststoff hergestellt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kupplungselement aus Kunststoff hergestellt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kupplungselement aus Kunststoff hergestellt ist.
Θ. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial chemisch behandelt ist, um ein Lager zwischen der Welle und dem Innenumfang des- Treibelementes vorzusehen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial chemisch behandelt ist, um ein Lager zwischen der Welle und dem Innenumfang des Treibelementes vorzusehen.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial chemisch behandelt ist, um ein Lager zwischen dor Welle und dem Innenumfang des Treibelementes vorzusehen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung ein Lagerelement umfaßt, das koaxial zu dem anderen Kupplungselement angeordnet ist und es ermöglicht, daß die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung im erregten Zustand in bezug auf die Kupplungselemente in Ruhelage verbleiben kann, sowie Einrichtungen zur Montage des Lagerelementes an dem anderen Kupplungselement.
12. Vorrichtung zur Drehmomentübertragung mit einer Welle, einem ringförmigen ersten Kupplungselement, das auf der Welle zu einem ringförmigen zweiten Kupplungselement benachbart montiert ist, einem Ankere!ement, das an einem der Elemente befestigt ist, und einer elektromagnetischen Kupplungsbetätigungsvorrichtung, die zu dem ersten und zweiten Kupplungselement benachbart angeordnet ist und mit diesen zusammenwirkt, gekennzeichnet durch erste Dichtungeeinrichtungen, die zu dem ersten Kupplungselement und der elektromagnetischen Kupplungsbetätigungsvorrichtung benachbart angeordnet und relativ zu der elektromagnetischen Kupplungsbetätigungsvorrichtung drehbar sind, und zweite Dichtungseinrichtungen, die zu dem zweiten Kupplungselement und der elektromagnetischen Kupplungsbetätigungsvorrichtung benachbart angeordnet sind.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Dichtungseinrichtungen einen sich in Axialrichtung erstreckenden, becherförmigen äußeren Abschnitt auf dem ersten Kupplungselement umfassen, der sich in Gleiteingriff mit der elektromagnetischen Kuppiungsbetätigungsvorrichtung befindet, ein Kettenrad, das am ersten Kupplungselement befestigt ist und dieses antreibt, Einrichtungen zur Befestigung des Ankerelementes an dem ersten Kupplungselement, damit dieses hei Erregung der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung mit dieser zusammenwirken kann, und Lagereinrichtungen, die am Innenumfang des ersten Kupplungselementes angeordnet sind und einen Gleiteingriff zwischen dem ersten Kupplungselement und der Welle herstellen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kupplungselement aus Kunststoff hergestellt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, duß das

auf Kunststoffmaterial zur Bildung einer LagerflächeichemLscham Wege glaitfflhig gemacht ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Dichtungseinrichtungen ein Dichtungselement umfassen, das am zweiten Kupplungselement montiert ist und sich in Gleiteingriff mit dem Gehäuse der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung befindet, sowie Einrichtungen zum Montieren des Dichtungselementes am zweiten Kupplungselement.

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