DE29512491U1 - Druckschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckschalter gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Druckschalter der in Rede stehenden Gattung haben im Bereich der Pneumatik und Hydraulik u.a. die Aufgabe, bei Erreichen eines vorbestimmbaren Pneumatik- oder Hydraulikdrucks über einen Signalausgang andere Komponenten des jeweiligen Pneumatik- oder Hydraulikkreises zu aktivieren oder stillzusetzen.

So wird beispielsweise bei einem hydraulischen Druckerzeuger, der von einer elektrisch angetriebenen Hydraulikpumpe beaufschlagt wird, der Elektromotor mit Hilfe eines Druckschalters dann abgeschaltet, wenn der vorbestimmte Maximaldruck erreicht ist. Andere Einsatzgebiete sind z.B. pneumatisch angetriebene Druckerzeuger sowie Ventile mit pneumatischen Stelleinheiten.

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Zum Stand der Technik zählen Druckschalter für Drücke bis 1000 bar mit elektrischem Signalausgang sowie Druckschalter bis 500 bar mit pneumatischem Signalausgang. Aufgrund dieser Charakteristiken können solche Druckschalter nur in einem eng begrenzten Aufgabengebiet eingesetzt werden.

Der Erfindung ]legt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Druckschalter zu schaffen, der nicht nur in Druckbereichen bis 2000 bar, sondern auch bei flüssigen oder gasförmigen Medien variabel eingesetzt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Kerngedanke der Erfindung ist der modulare Aufbau des als Baugruppe gestalteten Druckschalters. Jedes Modul bildet eine selbständige Baueinheit, welche je nach Einsatzfall mit weiteren Modulen kombiniert werden kann. Basismodule sind das an einem Ende der Baugruppe vorgesehene Druckeingangsmodul mit dem durch das jeweilige Arbeitsmedium verlagerbaren Kolben sowie das am anderen Ende der Baugruppe befindliche Stellmodul mit der hierin integrierten einstellbaren Stellfeder. Zwischen diese beiden Basismodule können dann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Einsatzfall Schaltglieder in Form weiterer Module eingefügt werden. Jedes Schaltglied besitzt einen in Axialrichtung der Baugruppe verlagerbaren Stellbolzen, der u.a. die Funktion eines Koppelglieds zwischen dem Kolben im Druckeingangsmodul und der Stell feder im Stellmodul wahrnimmt. D.h. jede axiale Verlagerung des Kolbens führt zu einer axialen Verlagerung jedes Stellbolzens, und zwar unabhängig davon, ob der Kolben durch das Arbeitsmedium oder durch die Stell feder axial verlagert wird.

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Besonders relevant ist es im Rahmen der Erfindung, daß zwischen das Druckeingangsmodul und das Stellmodul ein Rückschaltmodul mit einer regelbaren Rückschaltdifferenz eingegliedert werden kann. Die Lage des Rückschaltmoduls innerhalb der Baugruppe ist hierbei beliebig. Das Rückschaltmodul eröffnet die Möglichkeit, über die regelbare Rückschaltdifferenz auch den unteren Schaltpunkt des Druckschalters exakt bestimmen zu können, und zwar in einer Größenordnung zwischen etwa 6 bis 2 0 % des Drucks am oberen Schaltpunkt.

Alle Module der Baugruppe sind durch axiale Zuganker miteinander verbunden. Auf diese Weise kann ein Druckschalter den jeweiligen Anforderungen entsprechend vom Lager weg problemlos zusammengestellt werden. Bei einem Austausch des Druckeingangsmoduls wird den verschiedenen Druckbereichen zwischen 0 bar und 2000 bar ohne weiteres Rechnung getragen. Der Druckschalter kann mit oder ohne Rückschaltmodul zur Verfugung gestellt werden. Desweiteren ist eine beliebige Kombination bezüglich des medienabhängigen Signalausgangs eines Schaltglieds denkbar. Der modul are Aufbau ermöglicht einen Einsatz in flüssigen oder gasförmigen Medien, und zwar selbst in solchen mit mäßig korrosiven Eigenschaften. Die Medientemperatur erstreckt sich über ein weites Spektrum zwischen etwa minus 40° Celsius bis ca. plus 150° Celsius.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Grundgedankens wird in den Merkmalen des Anspruchs 2 gesehen. Danach kann das Schaltglied als Pneumatikmodul mit pneumatischem Signalausgang ausgebildet sein. Denkbar ist aber auch ein als Rlektromodul mit elektrischem Signalausgang gestaltetes Schaltglied. Ferner ist es möglich, zwei Pneumatikmodule oder zwei Elektromodule zwischen das Druckeingangsmodul und das Stellmodul einzugliedern. Auch

können ein Pneumatikmodul und ein Elektromodul zusammen in die Baugruppe des Druckschalters integriert werden.

Eine besonders vorteilhafte Austührungsform der Erfindung wird jedoch in den Merkmalen des Anspruchs 3 erblickt. Hierbei wird also die einstellbare Rückschaltdifferenz des Druckschalters gezielt über Reibkräfte realisiert. Durch die Paarung von Kegel stift und daran angepaßter geschlitzter Kegel hülse werden aufgrund einer entsprechenden Geometrie des Kegelstifts bei einer Bewegung in Richtung zum oberen Schaltpunkt, d.h. also gegen die Wirkrichtung der Stell feder im Stellmodul, die Reibkräfte auf einem vernachlässigbaren kleinen Wert gehalten. Somit ist gewährleistet, daß der obere Schaltpunkt des Druckschalters bei Einregelung der Rückschaltdifferenz unverändert bleibt.

Die regelbare elastische Rückstellkraft belastet den Kegelstift bei einer Bewegung in Richtung zum unteren Schaltpunkt mit einer definierten Reibkraft, die der Stellkraft der Stell feder entgegenwirkt. Folglich können über die regelbare elastische Rückstellkraft im Rückschaltmodul die gewünschten Werte der Rückschaltdifferenz erzielt werden.

Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 wird die Rückstellkraft durch eine WeI !feder gebildet, die in eine axial verlagerbare sowie verdrehbare Stellhülse eingebettet ist. Sie stützt sich einerseits an der Stellhülse ab und wirkt andererseits auf einen urafangsseitig der Kegelhülse anliegenden Keilring.

Eine Verstellung der Stellhülse und damit eine Regelung der Vorspannung der Well feder kann in bevorzugter Weise mit den Merkmalen des Anspruchs 5 verwirklicht werden. Aufgrund des Sachverhalts, daß die im Gehäuse des Rück-

schaltmoduls gelagerten Führungsstifte in die in der äußeren Oberfläche der Stellhülse wendelförmig verlaufenden Nuten fassen, kann beispielsweise mit Hilfe von Stellschrauben die Stellhülse verdreht und dadurch gleichzeitig die Vorspannung der Wellfeder exakt realisiert werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ansf ührungsbei.spielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 in schematischer perspektivischer Darstellung einen Druckschalter;

Figur 2 im vertikalen Längsschnitt ein Stellmodul des Druckschalters der Figur 1;

Figur 3 im vertikalen Längsschnitt ein Rückschaltmodul des Druckschalters;

Figur 4 eine Draufsicht auf das Rückschaltmodul gemäß dem Pfeil IV der Fig. 3;

Figur 5 im vertikalen Längsschnitt, teilweise in der Seitenansicht, ein Elektromodul des Druckschalters ;

Figur 6 im vertikalen Längsschnitt ein Pneumatikmodul

des Druckschalters;

Figur 7 im vertikalen Längsschnitt ein Druckeingangsmodul des Druckschalters und

Figur 8 eine Variante des Druckeingangsmoduls bei der Unterplattenmontage.

Mit 1 ist in der Figur 1 ein Druckschalter bezeichnet. Der Druckschalter ] setzt sich aus fünf gehäuseartigen Modulen 2-6 zusammen, die über Zuganker 7 zu einer Baugruppe 8 axial zusammengesetzt sind. Der Aufbau und die Funktion der einzelnen Module 2-6 ist nachfolgend anhand der Figuren 2 bis 7 näher erläutert.

Das an einem Ende der Baugruppe 8 vorgesehene Druckeingangsmodul 6 (Fig. 7) weist ein Gehäuse 9 aus Edelstahl mit einem Innengewindeanschluß 10 auf. Der Innengewindeanschluß 10 dient der Montage einer Anschlußverschraubung. Bei einem Druckbereich von 400 bar bis 2000 bar ist der Innengewindeanschluß 10 als Hochdruckanschluß ausgebildet.

Der Innengewindeanschluß 10 steht über eine Axialbohrung 11 mit einem Kolbenraum 12 im Gehäuse 9 in Verbindung, in welchem ein Kolben 13 axial beweglich gelagert ist. Die Abdichtung des Kolbens 13 gegenüber der Wandung 14 des Kolbenraums 12 erfolgt durch einen Glyd-Ring 15 und ein Führungsband 16 . Wird das Druckeingangsmodul 6 in einem Drucknetz mit einem flüssigen Medium verwendet, kann es über eine Entlüftungsschraube 17 entlüftet werden. Die Stirnseite 20 des Gehäuses 9 ist eben ausgebildet.

In der Figur 8 ist eine Variante veranschaulicht, gemäß welcher das Druckeingangsmodul 6a mit einer Anschlußbohrung 18 für die Unterplattenmontage versehen ist. An der Mündung der Anschlußbohrung 18 ist ein Dichtring 19 vorgesehen. Ansonsten entspricht die Darstellung der Figur 8 derjenigen der Figur 7, so daß auf eine nochmalige Erläuterung verzichtet werden kann.

Mit 5 ist in den Figuren 1 und 6 ein Pneumatikmodul bezeichnet. Das Pneumatikmodul 5 setzt sich aus zwei Gehäuseteilen 21, 22 aus eloxiertem Aluminium zusammen, die

über Stifte 23 miteinander verbunden sind. Die Gehäuseteile 21, 22 werden von einer gestuften Axialbohrung 24 durchsetzt, in der ein Stellbolzen 25 axial verlagerbar ist. Die Enden 26 des Stellbolzens sind durch Dichtringe 27 in der Axialbohrung 24 abgedichtet. Mittig des Stellbolzens 25 ist ein Dichtkörper 28 aus einem Elastomer befestigt. Dieser Dichtkörper 28 wirkt mit zwei Dichtsitzen 29, 30 zusammen, die in einem zentralen Ventilraum 31 an je einem der Gehäuseteile 21, 22 vorgesehen sind. Desweiteren ist zu erkennen, daß die Ringräume 32, 33 zwischen den Dichtringen 27 und dem Dichtkörper 28 umfangsseitig des Stellbolzens 25 über Bohrungen 34 mit Pneumatikanschlüssen 35, 36 verbunden sind. Der Pneumatikanschluß für den Ventilraum 31 ist nicht veranschaulicht. An der Stirnseite 37 des Gehäuseteils 21 ist ein Dichtring 39 vorgesehen, der beim Koppeln des Pneumatikmoduls 5 mit dem Druckeingangsmodul 6 an der Stirnseite 20 des Druckeingangsmoduls 6 zur Anlage kommt. Der Ventilraum 31 ist durch einen O-Ring 40 abgedichtet. Die Stirnseite 38 des Gehäuseteils 22 ist eben ausgebildet.

Das in den Figuren 1 und 5 veranschaulichte Elektromodul 4 umfaßt einen im Längsquerschnitt T-förmigen Stellbolzen 42. Dieser Ste.llbolzen 42 ist in einer entsprechenden Stufenbohrung 43 des aus eloxiertem Aluminium bestehenden Gehäuses 44 axial verlagerbar. Der Schaft 45 des Stellbolzens 42 ist mit einem Dichtring 46 gegenüber der Stufenbohrung 4 3 abgedichtet, während der im Durchmesser größere Bolzenkopf 47 mittels eines Dichtrings 48 in der Seitenbohrung 43 abgedichtet ist.

Die Kreisringfläche 49 des Bolzenkopfs 47 wirkt auf einen Mikroschalter 50, der einen potentialfreien Kontakt schaltet. Dieser ist nicht näher dargestellt. Die Anschlüsse des Mikroschalters 50 sind mit einer Gerätesteckdose 51 und einem Gerätestecker 52 verbunden.

In die Stirnseite 53 des Gehäuses 44 ist ein Dichtring 54 eingebettet, der'an der Stirnseite 38 des Gehäuseteils 22 des Pneumatikmoduls 5 zur Anlage kommt.

Die Figuren 1, 3 und 4 veranschaulichen ein Rückschaltmodul 3 mit einer einstellbaren Rückschaltdifferenz. Mittig des aus eloxiertem Aluminium bestehenden Gehäuses 55 des RückschaltmoduJs 3 ist ein Kegelstift 56 in einer Buchse

57 axial verschieb]ich gelagert. Das kegelförmige Ende des Kegelstifts 56 wird von einer geschlitzten Kegelhülse

58 umgriffen, die ihrerseits von einem Keilring 59 umgeben ist. Der Keilring 59 erstreckt sich zwischen einer Endscheibe 60 und einer Wellfeder 61, die in einer Stellhülse 62 gelagert ist. Weilfeder 61 und Boden 63 der Stellhülse 62 erstrecken sich umfangsseitig der Buchse 57. Die Stellhülse 62 ist in einer Stufenbohrung 64 des Gehäuses 55 verdrehbar und axial verlagerbar angeordnet. Zu diesem Zweck besitzt die Stellhülse 62 am Außenumfang in nicht näher veranschaulichter Weise wendeiförmige Nuten, in die Führungsstifte 65 eingreifen. Mit Hilfe von aus der Figur 4 erkennbaren Stellschrauben 66, 67 kann die Stellhülse 62 verlagert und fixiert werden.

Umfangsseitig der Endscheibe 60 ist eine Ringdichtung 68 vorgesehen, die an der oberen Stirnseite 69 des benachbarten Elektromoduls 4 dichtend zur Anlage gelangt.

Das in den Figuren 1 und 2 veranschaulichte Stellmodul 2 besitzt ein Gehäuse 70 mit einer darin gelagerten Stellfeder 71. Die Stellfeder 71 erstreckt sich zwischen einem Federteller 72 mit zentralem Nocken 7 3 und einem Zentrierstück 74 am Boden 75 des Gehäuses 70. Durch den Boden 75 faßt ein Gewindestift 76, der Bestandteil eines Drehknopfs 77 bildet. Der Drehknopf 77 ist mittels eines Gewindes 78 am Außenumfang des Gehäuses 70 axial verlagerbar, so daß die Stell feder 7 1 entsprechend vorgespannt

werden kann. Die Fixierung des Drehknopfs 77 erfolgt mit Hilfe einer Kontermutter 79.

In die Stirnseite 80 des dem Gehäuse 70 zugeordneten Flansches 81 ist ein Dichtring 82 eingebettet, der mit der Stirnseite 83 des benachbarten Rückschaltmoduls 3 dichtend zur Anlage gelangt. Auch der Drehknopf 77 besitzt innenseitig einen Dichtrj ng 84, welcher gegenüber dem Außenumfang des Gehäuses 70 eine Dichtwirkung herbeiführt .

Im zusammengebauten Zustand des Druckschalters 1 gemäß Figur 1 ist der Kolben 13 des Druckeingangsmoduls 6 so angeordnet, daß bei einer Druckbeaufschlagung am Innengewindeanschluß 10 eine Kraft in der Richtung entsteht, die der Kraft der Stell feder 71 im Stellmodul 2 und der Summe aller Reibkräfte in den Modulen 2-6 entgegenwirkt. Ist die aus dem Eingangsdruck resultierende Kraft größer als die Kraft der Stell feder 71 und die Summe aller Reibkräfte, bewegt sich der Kolben 13 gegen die Wirkrichtung der Stellfeder 71 und verlagert die Stellbolzen 25, 42 im Pneumatikmodul 5 und im Elektromodul 4 sowie den Kegelstift 56 im Rückschaltmodul 3.

Bezüglich des Pneumatikmoduls 5 ist festzuhalten, daß der Dichtkörper 28 im unbetätigten Zustand des Druckschalters 1 durch die Kraft der Stellfeder 71 auf den Dichtsitz 29 des dem Druckeingangsmodul 6 benachbarten Gehäuseteils 21 gepreßt ist. Dadurch entsteht zwischen dem Dichtsitz 30 in dem dem Elektromodul 4 benachbarten Gehäuseteil 22 und dem Dichtkörper 28 ein Spalt von ca. 0,2 mm, der in seiner Gesamtfläche einer NW 2 entspricht. Auf diese Weise ist der Anschluß 35 gesperrt und der Ventilraum 31 ist mit dem Anschluß 36 verbunden.

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Bei einer Bewegung des Kolbens 13 des Druckeingangsmoduls 6 wird der Stellbolzen 25 in Richtung auf das Elektromodul 4 verlagert und damit der Dichtkörper 18 auf den Dichtsitz 30 des dem Elektromodul 4 benachbarten Gehäuseteils 22 gepreßt. Somit ist die Verbindung zwischen dem Ventilraum 31 und dem Anschluß 35 gesperrt bei gleichzeitiger Öffnung der Verbindung zwischen dem Ventilraum 31 und dem Anschluß 36 .

Die Verlagerung des Kolbens 13 im Druckeingangsmodul 6 bewirkt über den Stellbolzen 25 des Pneumatikmoduls 5 ferner eine Verlagerung des Stellbolzens 42 im Elektromodul 4. Hierbei wird der Mikroschalter 50 betätigt, der dann einen potential freien Kontakt schaltet.

Desweiteren wird bei der Verlagerung des Kolbens 13 des Druckeingangsmoduls 6 über die Stellbolzen 25, 42 des Pneumatikmoduls 5 und des Elektromoduls 4 der Kegelstift 56 im Rückschaltmodul 3 gegen die Wirkrichtung der Stellfeder 71 verlagert. Durch die Geometrie des Kegelabschnitts am Kegelstift 56 und der geschlitzten Kegelhülse 58 können hierbei, die Reibkräfte zwischen dem Kegelstift 56 und der Kegelhülse 58 auf einem vernachlässigbaren kleinen Wert gehalten werden.

Dadurch, daß aber die Kegelhülse 58 über den Keilring 59 und die Wellfeder 61 sowie die Stellhülse 62 gezielt vorgespannt ist, wird der Kegelstift 56 bei einer Bewegung in Richtung zum Druckeingangsmodul 6, also in Richtung zum unteren Schaltpunkt, mit einer definierten Reibkraft verlagert, die der Stell kraft der Stell feder 71 entgegenwirkt. Folglich werden entsprechende Werte der Rückschaltdifferenz erzielt.

Der in den Figuren 1 bis 8 veranschaulichte Druckschalter 1 ermöglicht es also, bei Druckbeaufschlagung des Kolbens

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13 in Abhängigkeit von der Einstellung der Stellfeder 71 im Stellmodul 2 exakt beim oberen Schaltpunkt das Pneumatikmodul 5 das Elektromodul 4 zu schalten, als auch über das Rückschaltmodu] 3 in einem genau vorgegebenen Prozentbereich (abhängig von Druck des oberen Schaltpunkts) die Rückstellung beim Absinken des Eingangsdrucks zu bewirken .

BezugsZeichenaufstellung

1 - Druckschalter

2 - Stellmodul

3 - Rückschaltmodui

4 - Elektromodul

5 - Pneumati'kmoduJ.

6 - Druckeingangsmodul

7 - Zuganker

8 - Baugruppe

9 - Gehäuse v. 6

10 - Innengewindeanschluß v. 9

11 - Axialbohrung

12 - Kolbenraum

13 - Kolben

14 - Wandung v.

15 - Glyd-Ring

16 - Führungsband

17 - Entlüftungsschraube

18 - Anschlußbohrung

19 - Dichtring

20 - Stirnseite v.

21 - Gehäuseteil v.

22 - Gehäuseteil v.

23 - Stifte

24 - Axialborhung

25 - Stellbolzen

26 - Enden v. 2 5

27 - Dichtringe

28 - Dichtkörper

29 - Dichtsitz

30 - Dichtsitz

31 - Ventilraum

32 - Ringraum

15 -

33 - Ringraum

34 - Bohrungen

35 - Anschluß

36 - Anschluß

37 - Stirnseite v. 2

38 - Stirnseite v.

39 - Dichtringe

40 - Dichtring

42 - Stellbolzen

43 - Stufenbohrung

44 - Gehäuse v.

45 - Schaft v.

46 - Dichtring

47 - Bolzenkopf

48 - Dichtring

49 - Kreisringfläche v.

50 - Mikroschalter

51 - Gerätesteckdose

52 - Gerätestecker

53 - Stirnseite v.

54 - Dichtring

55 - Gehäuse v.

56 - Kegelstift

57 - Buchse

58 - Kegelhülse

59 - Keilring

60 - Endscheibe

61 - Well feder

62 - Stellhülse

63 - Boden v. 6

64 - Stufenbohrung in

65 - Führungsstifte

66 - Stellschraube

67 - Stellschraube

68 - Ringdichtung

69 - Stirnseite v.

70 - Gehäuse v. 2

71 - Stellfeder

72 - Federteller

73 - Nocken an 7 2

74 - Zentrierstück

75 - Boden v. 7 0

76 - Gewindestift an 77

77 - Drehknopf

78 - Gewinde zw. 7 0 u. 7

79 - Kontermutter f. 7 7

80 - Stirnseite v. 70

81 - Flansch v. 70

82 - Dichtring in 80

83 - Stirnseite v. 3

84 - Dichtring an 77

6a - Druckeingangsmodul

Claims (5)

Schutzansprüche

1. Druckschalter, der einen durch ein Arbeitsfluid gegen eine einstellbare elastische Rückstellkraft (71) verlagerbaren KoJben (13) und ein in Abhängigkeit von dem Verlagerungsweg des Kolbens (13) reagierendes Schaltglied (4, 5) mit Signalsausgang (35, 36; 50) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13), die elastische Rückstellkraft in Form einer Stell feder (7 1) und wenigstens ein Schaltglied (4, 5) mit einem den Kolben (13) und die Stellfeder (71) zumindest mittelbar kraftschlüssig koppelnden Ste.1 .!bolzen (25, 42) jeweils Bestandteile von zu einer Baugruppe (8) axial zusammensetzbaren gehäuseartigen Modulen (4, 5) bilden, wobei zwischen das am einen Ende der Baugruppe (8) vorgesehene Druckeingangsmodul (6) mit dem Kolben (13) und das am anderen Ende der Baugruppe (8) befindliche Stellmodul (2) mit der Stellfeder (71) ein Rückschaltmodul (3) mit einer regelbaren Rückschaltdifferenz eingliederbar ist.

2. Druckschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied als Pneumatikmodul (5) mit pneumatischem Signalausgang (35, 36) oder als Elektromodul (4) mit elektrischem Signalausgang (50) gebildet ist.

3. Druckschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschaltmodu1 (3) eine mit einem axial verlagerbaren Kegelstift (56) reibschlüssig gepaarte geschlitzte Kegelhülse (58) aufweist, die gegen die Wirkrichtung der Stell feder (71) im Stellmodul (2)

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unter den Einfluß einer regelbaren elastischen Rückstellkraft (61) gestellt ist.

4. Druckschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft als in eine axial verlagerbare sowie verdrehbare Stellhülse (62) eingebettete und unter Abstützung an der Stellhülse (62) auf einen umfangsseitig der Kegelhülse (58) anliegenden Keilring (59) im Verschiebesinn einwirkende Wellfeder (61) ausgebildet ist.

5. Druckschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unter dem Einfluß von Stellschrauben (66, 67) verlagerbare Stellhülse (62) am Außenumfang mit wendelförmig verlaufenden Nuten versehen ist, in die im Gehäuse (55) des Rückschaltmoduls (3) gelagerte Führungsstifte (65) eingreifen.