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DE2364380A1 - Flexible half shaft for smoothing drive in vehicles - has flexible element of tubular shape which can accommodate misalignment - Google Patents

Flexible half shaft for smoothing drive in vehicles - has flexible element of tubular shape which can accommodate misalignment

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DE2364380A1
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Germany
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flexible
shaft
flexible element
support body
connector according
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Gene H George
Robert E Stuemky
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Gates Rubber Co
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Gates Rubber Co
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The flexible shaft includes two end caps, a tubularly shaped flexible tube disposed between and connected to the end caps, and a rigid cylindrical section capable of supporting a portion of the flexible element between the end caps. There is a gap between the end cap and rigid tube in which the flexible tube is unsupported. The end caps have annular portions gripping the ends of the flexible tube and rigid tubes inside and outside the flexible tube form the rigid portion.

Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALDDR.-ING. BY KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD

DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES Dl PL.-CHEM. ALcK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH DIPL.-ING. SELTINGDR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DI PL.-CHEM. ALcK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH DIPL.-ING. SELTING

5 KÖLN 1, DEIGHMANNHAUS 23 6438 05 COLOGNE 1, DEIGHMANNHAUS 23 6438 0

21. Dez. 1973 Sg-IsDec. 21, 1973 Sg-Is

Gates Rubber CompanyGates Rubber Company

999 South Broadway, Denver, Colorado 80217, U.S.A.999 South Broadway, Denver, Colorado 80217, U.S.A.

Flexibles WellenanschlußstückFlexible shaft connector

Die Erfindung betrifft ein flexibles WellenanschluBstück mit einem im wesentlichen rohrförmigen flexiblen Element, an dessen beide Endbereiche Ansohlufikappen angesetzt sind, und das in seinem Mittelbereich durch einen starren, im Inneren angeordneten Stützkörper,abgestützt ist.The invention relates to a flexible shaft connector with a substantially tubular flexible element, attached to both end areas Ansohlufikappen are, and which is supported in its central area by a rigid, internally arranged support body.

Derartige Wellenanschlußstücke dienen dazu, Drehmomente zwischen zwei rotierenden Wellen zu übertragen, die entweder parallel zueinander ausgerichtet oder im Winkel gegeneinander versetzt sind, und deren axialer Abstand sich während des Betriebes ändern kann.Such shaft connectors are used to generate torques to transmit between two rotating shafts that are either aligned parallel to each other or at an angle are offset from one another, and their axial distance can change during operation.

Zur Anpassung an Winkelfehlausrichtungen und Parallelversatz sowie an Änderungen des AxialabStandes ist es bekannt, ein starres Wellenstück zu verwenden, an jedes Ende des starren Wellenstückes ein flexibles Kupplungs-To adapt to angular misalignments and parallel misalignments as well as changes in the axial distance known to use a rigid shaft piece, at each end of the rigid shaft piece a flexible coupling

40 9 8 84/029440 9 8 84/0294

stück anzusetzen und zusätzlich Längenausgleichsmittel, beispielsweise in Form einer Gleitnut, vorzusehen. Eine ■ typische Anwendung für derartige Wellenkonstruktionen ist die Halbwelle bei der Drehmomentenverteilung eines Automobilantrlebes.piece and additional length compensation means, for example in the form of a sliding groove. A ■ typical application for such shaft constructions is the half-wave in the torque distribution of an automobile drive.

Bei einem bekannten Wellenanschlußstück (DL-PS 51 167) ist ein rohrförmiges flexibles Element vorgesehen, dessen Enden in Endkappen eingespannt sind, die zum Anschluß an Wellenstümpfe oder dgl. dienen. Das rohrförmige flexible Element,besteht aus einem gewebeverstärkten Gummischlauch. In seinem Mittenbereich ist es mit einer im Rohrinneren angeordneten starren Hülse verstärkt, so daß eine Torsionsbeanspruchung des Wellenansehlußstückes sich an'den nicht abgestützten Zwischenbereichen des flexiblen Elementes als Scherbeanspruchung bemerkbar macht.With a known shaft connector (DL-PS 51 167) a tubular flexible element is provided, the Ends are clamped in end caps, which are used for connection to stub shafts or the like. The tubular flexible element, consists of a fabric-reinforced rubber hose. In its middle area it is with reinforced a rigid sleeve arranged inside the pipe, so that a torsional stress on the shaft connection piece on the unsupported intermediate areas of the flexible element as shear stress makes noticeable.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines flexiblen WellenanschlußstückesjCbei dem die Längsführung des im Inneren des flexiblen Elementes angeordneten Stützkörpers verbessert ist, wodurch sich die Drehmomehtenbelastbarkeit erhöht .*"">The object of the present invention is to create a flexible shaft connection piece in which the longitudinal guide of the support body arranged in the interior of the flexible element is improved, as a result of which the torque load capacity is improved increased. * "">

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Stützkörper einen axialen Schaft verringerter Dicke aufweist, der mit seinen Enden bis in die beiden Anschlußkappen hineinragt und dort drehbeweglich gelagert"ist.To solve this problem, it is proposed according to the invention that that the support body has an axial shaft of reduced thickness, which with its ends in the two connection caps protrudes and is rotatably mounted there ".

Neben einer höheren Drehmomentenbeiastbarkeit erzielt man hierdurch auch einen ruhigeren Lauf bei hohen Dreh-In addition to achieving a higher torque load capacity this also allows for a smoother run at high

40988 4/0 29440988 4/0 294

geschwlndigkeiten, weil FIiehkraftdeformierungen des flexiblen Elementes durch dessen Zwangsausrichtung zwischen den beiden Endkappen im wesentlichen vermieden werden. Dies führt zu einer Verbesserung des dynamischen Gleichgewichtes. Die genannten Vorteile wirken sich insbesondere bei der Verwendung des V/ellenanschlußstückes bei Personenwagen aus.speeds, because drag deformations of the The flexible element is essentially avoided by its forced alignment between the two end caps will. This leads to an improvement in the dynamic Equilibrium. The advantages mentioned are particularly effective when using the shaft connector for passenger cars.

In zvieckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung weist der Stützkörper radial überstehende, im axialen Abstand voneinander angeordnete Scheiben auf, die von innen her an dem flexiblen Element angreifen und dessen Mittelbereich abstützen. Die Abstützung erfolgt hierbei also nicht durchgehend, sondern nur stellenweise in Form ringförmiger Abstützlinien. Um unbeabsichtigte Verschiebungen des Stützkörpers gegenüber dem elastischen Element zu vermeiden, können die Scheiben an ihrem AuSenumfang profiliert sein, so daß sie sich mit ihrem Profil in die Innenseite des rohrförmigen flexiblen Elementes eingraben. In a zvieckiform embodiment of the invention, the Support body on radially protruding, axially spaced from each other disks, which from the inside attack the flexible element and its central area prop up. The support does not take place continuously, but only in places in the form of a ring Support lines. In order to prevent unintentional displacements of the support body relative to the elastic element avoid, the disks can be profiled on their outer circumference so that they fit with their profile in the Dig the inside of the tubular flexible element.

Das flexible Element, das in seinem Mittelbereich zusätzlich von außen her durch eine Hülse oder dgl. abgestützt sein kann, ist zweckmäßigerweise beidseitig seines Mittelbereiches jeweils in einer Zone, die mindestens etwa so lang ist wie der Durchmesser des flexiblen Elementes, nicht abgestützt. In diesem nicht abgestützten Bereich erfolgt die stärkste Beanspruchung des elastischen Elementes bei Verformungen. 'The flexible element, which is additionally supported from the outside by a sleeve or the like in its central area can be, is expediently on both sides of its central area each in a zone that is at least about as long as the diameter of the flexible element, not supported. The strongest stress on the elastic element occurs in this unsupported area in the event of deformation. '

Die elastischen Endkappen weisen vorteilhafterweise jeweils einen hart-elastischen Stützring auf, durch denThe elastic end caps advantageously each have a hard-elastic support ring through which

409884/0294409884/0294

der Schaft des. Stützkörpers hindurchgeht, und der mit dem Schaft eine im wesentlichen linienförmige Berührungsund Zentrierfläche bildet. Derartige Stützringe haben sich infolge ihrer Einfachheit und leichten Montagemöglichkeit gegenüber. Kugelgelenken, die prinzipiell auch möglich sind, bewährt.the shaft of the support body passes through, and the with the shaft a substantially linear contact and Forms centering surface. Such support rings have proven themselves due to their simplicity and ease of assembly opposite to. Ball joints, which are also possible in principle, proven.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to Figures explained in more detail using two preferred exemplary embodiments.

Fig. 1 zeigt eine Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Wellenanschlußstückes im Längsschnitt undFig. 1 shows an embodiment of the shaft connector according to the invention in longitudinal section and

Fig. 2 zeigt ebenfalls im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform des Stützkörpers.Fig. 2 also shows a second embodiment in longitudinal section of the support body.

Das in Flg. 1 dargestellte Wellenanschlußstück 38 besitzt ein im wesentlichen rohrförmiges flexibles Element I5, das an seinen Enden mit Endkappen 12 und l4 zum Anschluß an Wellenenden oder dgl. versehen ist. Die Anschlußkappen 12, 14 spannen das flexible Element 15 ringförmig ein. Sie können. z.B. eine Innenverkeilung zur Aufnahme einer Keilwelle aufweisen.The in Flg. 1 shown shaft connector 38 has a substantially tubular flexible element I5, that at its ends with end caps 12 and l4 for connection Is provided on shaft ends or the like. The connection caps 12, 14 clamp the flexible element 15 in a ring shape. You can. e.g. have an internal key to accommodate a spline shaft.

Das rohrförmige flexible Element 15 besteht aus mehreren gegensinnig gewickelten Drahtlagen, die in ein Elastomer eingebettet sind, das das Drahtmaterial fest umschließt und sich allseitig fest an dieses anlegt, also auch in dem Bereich zwischen benachbarten Drähten.The tubular flexible element 15 consists of several oppositely wound wire layers that are embedded in an elastomer that tightly encloses the wire material and is firmly attached to it on all sides, including in the area between adjacent wires.

Im Inneren des flexiblen Elementes 15 befindet sich derInside the flexible element 15 is the

A0988A/0 294A0988A / 0294

236438C236438C

Stützkörper 40, der beim Ausführungsbeispiel nach Fig. aus einem langen axial ausgerichteten Schaft 46 besteht und den Mittenbereich des flexiblen Elementes verstärkt.Support body 40, which consists of a long axially aligned shaft 46 in the embodiment according to FIG and reinforces the central area of the flexible element.

Der Schaft 46, dessen Durchmesser erheblich kleiner ist als die lichte Weite des flexiblen Elementes 15. weist in regelmäßigen axialen Abständen Scheiben 44 auf, die ihm einstückig angeformt sind. Der Außendurchmesser der Scheiben 44 ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des flexiblen Elementes 15; vorzugsweise ist er aber geringfügig größer als der Innendurchmesser, so daß die Scheiben 44 von innen her in das flexible Element eindringen und sich an diesem festhalten. Eine gute Positionierung ergibt sich auch, wenn Teile des Stützkörpers und des flexiblen Elementes ineinandergreifen.The shaft 46, the diameter of which is considerably smaller than the inside width of the flexible element 15 at regular axial intervals on disks 44 which are integrally formed on it. The outside diameter of the Discs 44 are substantially equal to the inner diameter of flexible element 15; preferably he is but slightly larger than the inner diameter, so that the discs 44 from the inside into the flexible element penetrate and hold on to this. Good positioning also results when parts of the support body and the flexible element interlock.

Der Stützkörper 40 kann innerhalb des flexiblen Elementes auch auf andere Weise positioniert werden, beispielsweise durch Ankleben oder während der Vulkanisierung des flexiblen Elementes, oder der Stützkörper kann als integraler Bestandteil des flexiblen Elementes hergestellt werden. ·The support body 40 can be inside the flexible element can also be positioned in other ways, for example by gluing or during the vulcanization of the flexible element, or the support body can be produced as an integral part of the flexible element will. ·

Wahlweise können auch Riefen 49, wie Vorsprünge, Nuten oder dgl., an dem Außenumfang des Stützkörpers angebracht werden, wie in Fig. L dargestellt, um die mechanische Verbindung mit dem flexiblen Element zu verbessern.Optionally, grooves 49, such as projections, grooves or the like, can also be made on the outer circumference of the support body are, as shown in Fig. L, to the mechanical To improve connection with the flexible element.

Die Laufeigenschaften des Wellenanschlußstüekes werden insbesondere bei- der Übertragung größerer Drehmomente verbessert, wenn definierte kinematische Rotationszentren vorhanden sind. Dies wirkt sich insbesondere durch ver-The running properties of the shaft connector are In particular, the transmission of larger torques is improved if the kinematic centers of rotation are defined available. This has a particular effect on

40988A/0294 _ 6 _40988A / 0294 _ 6 _

236438G236438G

bessertes Anzugs-(Anfahr-)Verhalten und bei Stoßbelastungen aus, weil die Knickfestigkeit, die Sicherheit gegen Ausbrechen und die Gleichgewichtseigenschaften verbessert werden. Außerdem wird die Lebensdauer verlängert, wenn wiederholt Zyklen aus Parallelversatz und Winkelfehlausrichtung vorkommen.Better tightening (starting) behavior and in the event of shock loads, because the buckling resistance, the safety against breaking out and the equilibrium properties are improved. In addition, the service life is extended, if there are repeated cycles of offset and angular misalignment.

Innerhalb des flexiblen Elementes 15 befindet sich zwischen der Anschlußkappe 12, 1.4 und dem Stützkörper 46 ein nicht abgestützter Bereich 28, 30 des flexiblen Elementes. Für die meisten Anwendungsfälle liegt das Rotationszentrum einer jeden Zentriervorrichtung im wesentlichen in der Nähe des Mittelpunktes eines jeden nicht abgestützten Bereiches, da der Mittelpunkt normalerweise dem Biegezentrum des nicht abgestützten Bereiches entspricht.· Das Rotationszentrum für die-Zentriervorrichtung kann im Einzelfall so angeordnet werden, daß man jeden gewünschten Biegungseffekt erzielt.Inside the flexible element 15 is located between the connection cap 12, 1.4 and the support body 46 an unsupported area 28, 30 of the flexible member. For most applications, the center of rotation of each centering device is not substantially near the center of each supported area, since the center point is usually the bending center of the unsupported area · The center of rotation for the centering device can be arranged in individual cases so that one achieves any desired bending effect.

Grundsätzlich können verschiedene geeignete Zentriervorrichtungen 50 eingesetzt werden, einschließlich solcher Kugelgelenke, die eine Axialverschiebung des Schaftes 46 gestatten. Zweckmäßigerweise wird jedoch die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform gewählt, die einen einfachen Einbau des Stützkörpers, der Zentriervorrichtung und der Anschlußkappe ermöglicht, und außerdem während des Betriebes einen Längenausgleich zuläßt.In principle, various suitable centering devices 50 can be used, including such Ball joints that allow the shaft 46 to be displaced axially. Appropriately, however, the one shown in FIG Embodiment shown selected, which allows a simple installation of the support body, the centering device and the connection cap allows, and also allows a length compensation during operation.

Der Schaft 46 ist an seinen Enden durch Stifte 52 geringeren Durchmessers verlängert, die koaxial abstehen und in eine Hülse 54 einer Nabe 56 hineinragen, die koaxial von jeder der Anschlußkappen 12, 14 absteht. EinThe shaft 46 is smaller at its ends by pins 52 Extended diameter, which protrude coaxially and protrude into a sleeve 54 of a hub 56, which is coaxial from each of the connection caps 12, 14 protrudes. A

09884/0294' _7._09884/0294 '_ 7 ._

-7- 236438C-7- 236438C

hartelastischer Elastomerring 58 ist in jeder Hülse 5^ befestigt und stützt den jeweiligen Stift 52 radial ab. Der Elastomerring .58 hat vorzugsweise im wesentlichen dreieckigen" Querschnitt und liegt in einer Linienberührung an dem Stift 52,. den er umschließt, an. Die ihn tragende Zentriervorrichtung besitzt eine Durchtrittsöffnung, die nach beiden Enden hin in axialer Richtung trichterförmig erweitert ist, und in deren Mitte der Elastomerring 58 in eine Ringnut eingelassen ist.hard elastic elastomer ring 58 is in each sleeve 5 ^ fastened and supported the respective pin 52 radially. The elastomer ring .58 preferably has substantially triangular "cross-section and lies in line contact with the pin 52, which it encloses load-bearing centering device has a passage opening, which is widened funnel-shaped towards both ends in the axial direction, and in the middle of the Elastomer ring 58 is let into an annular groove.

Der Stift 52 bildet zusammen mit dem Ring 58 und der Hülse 5k das kinematische Rotationszentrum für den zugehörigen nicht abgestützten Bereich des elastischen Elementes I5. Der Außendürchmesser der Nabe 56, an deren Ende sich die Zentriervorrichtung befindet, verjüngt sich zu diesem Ende hin, so daß die Nabe 56 eine Abstützung des elastischen Elementes nur in dem Bereich vornimmt, über den sich auch der Außenmantel der Anschlußkappe erstreckt. Die axiale Lange des nicht abgestützten Bereiches ist etwa ebenso groß wie der Außendurchmesser des elastischen Elementes 15, kann aber auch Wesentlich größer sein. Tritt durch Stauchung oder Dehnung eine Längenänderung des flexiblen Elementes 15 ein, so gleiten die Stifte 52 in Längsrichtung in den Ringen 58, während das kinematische Rotationszentrum, das etwa in der Mitte des nicht abgestützten Bereiches liegt, beibehalten wird. Dabei muß man berücksichtigen, daß die Anschlußkappen im allgemeinen so an den angreifenden Wellen oder Wellenstümpfen befestigt werden, daß sie deren Winkelausrichtung annehmen.The pin 52, together with the ring 58 and the sleeve 5k, forms the kinematic center of rotation for the associated unsupported area of the elastic element 15. The outer diameter of the hub 56, at the end of which the centering device is located, tapers towards this end, so that the hub 56 supports the elastic element only in the area over which the outer jacket of the connection cap also extends. The axial length of the unsupported area is roughly the same as the outer diameter of the elastic element 15, but it can also be significantly greater. If a change in length of the flexible element 15 occurs due to compression or expansion, the pins 52 slide in the longitudinal direction in the rings 58, while the kinematic center of rotation, which lies approximately in the middle of the unsupported area, is maintained. It must be taken into account that the connection caps are generally attached to the attacking shafts or stub shafts in such a way that they assume their angular orientation.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Stützkörper 4-0 erstrecktIn the case of the support body 4-0 shown in FIG. 2, it extends

4 09884/029 4 - 8 -4 09884/029 4 - 8 -

- 8 - 23643.8C- 8 - 23643.8C

sich der Schaft 62 durch einen vollen Zylinder 48 mit' abgeschrägten Kanten hindurch und bildet an den Enden die Stifte 62. Dieser Stützkörper kann den in Fig. 1
dargestellten Stützkörper 40 voll ersetzen.the shaft 62 passes through a full cylinder 48 with beveled edges and forms the pins 62 at the ends. This support body can be the one shown in FIG
completely replace the support body 40 shown.

4 09884/0294 - 9 -4 09884/0294 - 9 -

Claims (1)

-9- 236438C-9- 236438C AnsprücheExpectations 1\) Flexibles Wellenanschlußstück mit einem im wesentlichen rohrförmigen flexiblen Element, an dessen beide Endbereiche Anschlußkappen angesetzt sind, und das in seinem Mittelbereich durch einen starren, im Inneren angeordneten Soitzkörper abgestützt i.st, dadurch gekennzeichnet, cdaß der Stützkörper ΧΛο) einen axialen Schaftvf46, 48) aufweist, dessen Enden {^2rr^62j einen verringerten Durch1 \) Flexible shaft connection piece with an essentially tubular flexible element, on the two end regions of which connection caps are attached, and which is supported in its central region by a rigid, internally arranged seat body, characterized in that the support body ΧΛο) has an axial shaft v f46, 48), the ends of which {^ 2rr ^ 62j have a reduced through messer aufweisen und^rbis in die beiden Anschlußkappen (12, 14) hineinragen^und <£ort drehbeweglich gelagert.Have knives and ^ r protrude into the two connection caps (12, 14) ^ and <£ ort rotatably mounted. sincfc
■ /sincfc
■ / Flexibles Wellenanschlußstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (40) radial überstehende, in axialem Abstand voneinander angeordnete Scheiben (44) aufweist, die von innen her an dem flexiblen Element (15) angreifen und dessen Mittelbereich abstützen.Flexible shaft connector according to Claim 1, characterized in that the Support body (40) has radially protruding, axially spaced discs (44), which attack the flexible element (15) from the inside and support its central area. 3. Flexibles Wellenanschlußstück nach Anspruch 1 oder 2, da dur C"h gekennzeichnet, daß das flexible Element (15) beidseitig seines Mittelbereiches jeweils in einer Zone, die mindestens etwa so lang ist wie der Durchmesser des flexiblen Elementes (15)., nicht abgestützt ist. -3. Flexible shaft connector according to claim 1 or 2, there denoted by C "h that the flexible element (15) on both sides of its central area each in a zone that is at least about as long is like the diameter of the flexible element (15)., is not supported. - 4. Flexibles Wellenanschlußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennze-i c h η e t , daß das flexible"Element (15) ir seinem Mittelbereich zusätzlich von außen her durch eine Hülse oder dgl.4. Flexible shaft connector according to one of the claims 1 to 3, marked thereby-i c h η e t, that the flexible "element (15) in its central area additionally from the outside through a sleeve or the like. 40988470294 - io -40988470294 - io - _ 10 _ .. 236438C_ 10 _ .. 236438C abgestützt ist.is supported. 5. Flexibles Wellenanschlußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4j dadur'ch gekennzeichnet, daß die Endkappen (12, 14) jeweils einen hart-elastischen Stützring (58) aufweisen, durch den das Ende (52) des Schaftes (46) hindurchgeht, und der mit dem Schaft eine im wesentlichen linienförmige Berührungs- und Zentrierfläche aufweist.5. Flexible shaft connector according to one of the claims 1 to 4j dadur'ch marked, that the end caps (12, 14) each have a hard-elastic support ring (58) through which the end (52) of the shaft (46) passes through it, and which has a substantially linear contact with the shaft and has centering surface. 6. Flexibles Wellenanschlußatuck nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ' Scheiben (44) an ihrem Außenumfang profiliert sind.6. Flexible shaft connection kit according to claim 2, characterized in that the ' Disks (44) are profiled on their outer circumference. 409884/0294409884/0294 L e e r s e i t eL e r s e i t e
DE19732364380 1973-06-18 1973-12-22 Flexible shaft connection socket Granted DE2364380B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US37131573 1973-06-18
US00371315A US3855817A (en) 1972-04-19 1973-06-18 Flexible shaft

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2364380A1 true DE2364380A1 (en) 1975-01-23
DE2364380B2 DE2364380B2 (en) 1975-12-11
DE2364380C3 DE2364380C3 (en) 1976-07-15

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ID=23463454

Family Applications (1)

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DE19732364380 Granted DE2364380B2 (en) 1973-06-18 1973-12-22 Flexible shaft connection socket

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DE (1) DE2364380B2 (en)

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DE2364380B2 (en) 1975-12-11

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