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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor mit einem Motorritzel
gemäß den oberbegrifflichen
Merkmalen des Patentanspruchs 1, auf ein Motorritzel mit den oberbegrifflichen
Merkmalen des Patentanspruchs 2 bzw. auf ein Verfahren zum Befestigen
eines Motorritzels auf einer Motorwelle eines Elektromotors mit
den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 13.
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Elektromotoren,
welche beispielsweise zum Verstellen eines Kraftfahrzeugsitzes als
ein Kraftfahrzeug-Sitzantrieb verwendet werden, weisen üblicherweise
ein Gehäuse
auf, aus welchem eine Motorwelle herausragt. Die Motorwelle ist
elektromotorisch in Rotation versetzbar. Zur Übertragung der Rotationsbewegung
bzw. der Rotationskraft wird auf die Motorwelle üblicherweise ein Motorritzel
aufgesetzt. Dazu weist das Motorritzel einen Wellenaufnahmeabschnitt
zum Aufnehmen der Motorwelle auf. Die in dem Wellenaufnahmeabschnitt
aufgenommene Motorwelle wird an dem Wellenaufnahmeabschnitt rotationsfest
befestigt.
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Zum
Befestigen der Motorwelle an dem Motorritzel bzw. an dessen Wellenaufnahmeabschnitt
ist eine Anordnung bekannt, bei welcher durch eine seitliche Wandung
des Motorritzels eine Gewindebohrung seitlich zur eingesetzten Motorwelle
hinführt. Die
Motorwelle ist durch das Einschrauben einer Klemmschraube oder Madenschraube
durch die seitliche Gewindebohrung hindurch in dem Wellenaufnahmeabschnitt
festklemmbar. Nachteilhaft ist bei einer solchen Anordnung die entstehende
Unwucht bei einer Rotation, da durch die Gewindebohrung im Vergleich
zum übrigen
Umfang Material bzw. Masse fehlt und zusätzlich durch die seitlich eingesetzte
Klemmschraube eine in der Regel dazu verschieden wirkende Masse
einwirkt.
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Gemäß einer
anderen Anordnung wird ein Motorritzel mit einem Wellenaufnahmeabschnitt
auf das distale Ende einer Motorwelle aufgepresst und mit einem
Bolzen befestigt. Dafür
weisen die Motorwelle und das Motorritzel eine seitlich durch diese hindurchführende Bohrung
auf, durch welche der Bolzen geführt
wird. Eine solche Anordnung bietet zwar eine radiale Drehsicherung,
führt aber
auch zu einer Unwucht. Außerdem
müssen
die Bohrungen in der Welle und in dem Ritzel bei der Montage zueinander
fluchtend angeordnet werden, was Aufwand bereitet.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Motorritzel derart zu verbessern,
dass die Montage auf einer Motorwelle eines Elektromotors vereinfacht wird.
Entsprechend soll ein verbesserter Elektromotor mit einem solchen
Motorritzel und ein verbessertes Verfahren zur Befestigung eines
Motorritzels an einer Motorwelle vorgeschlagen werden.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Elektromotor mit einem Motorritzel auf
einer Motorwelle gemäß den Merkmalen
des Patentanspruchs 1, durch ein Motorritzel zum Befestigen auf
einer Motorwelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 bzw. durch ein
Verfahren zum Befestigen eines Motorritzels auf einer Motorwelle
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.
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Vorteilhaft
ist demgemäß ein Elektromotor mit
einer Motorwelle, die elektromotorisch in Rotation versetzbar ist,
und einem Motorritzel, das einen Wellenaufnahmeabschnitt zum Aufnehmen
der Motorwelle aufweist und über
den Wellenaufnahmeabschnitt rotationsfest an der Motorwelle befestigt
ist, wobei zumindest ein Teil bzw. Abschnitt des Wellenaufnahmeabschnitts
eine verengbar ausgebildete Wandung aufweist und mittels eines Spannelements mit
der Wandung gegen die Motorwelle gespannt ist.
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Vorteilhaft
ist demgemäß ein Motorritzel
mit einem Wellenaufnahmeabschnitt zum rotationsfesten Aufsetzen
und Befestigen auf einer Motorwelle, wobei der Wellenaufnahmeabschnitt
eine Wandung zum zumindest teilweisen Umgreifen der Motorwelle aufweist,
wobei zumindest ein Teil bzw. Abschnitt der Wandung zum Einspannen
der Motorwelle verengbar ausgebildet ist.
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Vorteilhaft
ist demgemäß ein Verfahren
zum Befestigen eines Motorritzels auf einer Motorwelle eines Elektromotors
mit den Schritten des Aufsetzens des Motorritzels mit einem daran
ausgebildeten Wellenaufnahmeabschnitt auf der Motorwelle und des
rotationsfesten Befestigens des Wellenaufnahmeabschnitts an der
Motorwelle, wobei das Spannen des Wellenaufnahmeabschnitts gegen
die Motorwelle nach dem Aufsetzen zum Befestigen dieser aneinander
durchgeführt
wird.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Vorteilhaft
ist insbesondere ein Motorritzel, welches als Elektromotorritzel
ausgebildet und dimensioniert ist.
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Vorteilhaft
ist insbesondere ein Elektromotor oder Motorritzel, bei dem durch
die Wandung zumindest ein Schlitz oder eine Ausnehmung führt, wobei der
Schlitz oder die Ausnehmung eine Verjüngung des Querschnitts des
Wellenaufnahmeabschnitts ermöglicht.
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Vorteilhaft
ist insbesondere ein Elektromotor oder Motorritzel, bei dem der
Schlitz bzw. die Ausnehmung vom rückseitigen Endabschnitt des
Wellenaufnahmeabschnitts, von dem aus die Motorwelle einsetzbar
ist, in die Wandung führt.
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Vorteilhaft
ist insbesondere ein Elektromotor oder Motorritzel, bei dem die
Wandung des Wellenaufnahmeabschnitts ein Außengewinde zum Aufschrauben
einer Mutter zum Spannen der Wandung gegen eine solche eingesetzte
Motorwelle aufweist.
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Vorteilhaft
ist insbesondere ein Elektromotor oder Motorritzel, bei dem das
Außengewinde
zum rückseitigen
bzw. offenen, außenseitigen
Ende des Wellenaufnahmeabschnitts, in das eine solche Motorwelle
einsetzbar ist, einen sich verjüngenden
Außendurchmesser
aufweist.
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Vorteilhaft
ist insbesondere ein Elektromotor oder Motorritzel, bei dem die
Mutter ein Innengewinde aufweist, wobei sich das Innengewinde entgegen einer
Aufschraubrichtung auf das Außengewinde verjüngt.
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Vorteilhaft
ist insbesondere ein Elektromotor oder Motorritzel, bei dem die
Mutter einen konzentrischen Außenumfang
hat.
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Vorteilhaft
ist insbesondere ein Elektromotor oder Motorritzel, bei dem die
Wandung des Wellenaufnahmeabschnitts einen sich zum rückseitigen
Ende, in welches eine solche Motorwelle einsetzbar ist, verjüngenden
Außendurchmesser
aufweist.
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Vorteilhaft
ist insbesondere ein Elektromotor oder Motorritzel, bei dem die
Wandung aus einem ungehärteten
oder nur teilweise gehärteten
Material besteht und ein eigentliches Ritzel des Motorritzels gehärtet ist.
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Vorteilhaft
ist insbesondere ein Elektromotor oder Motorritzel, bei dem der
Wellenaufnahmeabschnitt in Art eines Kragens rückseitig an einem eigentlichen
Ritzel des Motorritzels ausgebildet ist.
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Vorteilhaft
ist verfahrensgemäß insbesondere
ein Verfahren, bei dem das Spannen des Wellenaufnahmeabschnitts
durch das Aufschrauben einer Mutter auf einen verjüngt ausgebildeten
Abschnitt des Wellenaufnahmeabschnitts durchgeführt wird.
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Ein
derartiges Motorritzel bzw. ein derartiges Verfahren zum Befestigen
eines Motorritzels auf einer Motorwelle eines Elektromotors sind
mit Blick auf die Massenproduktion von Elektromotoren vorteilhaft.
Bei der Motorherstellung kann der Elektromotor mit einer Motorwelle
als standardisiertem Bau element gefertigt und ausgeliefert werden.
Vorteilhafterweise kann die Vielzahl an üblichen Varianten hinsichtlich
des Durchmessers der Welle, hinsichtlich Wellen mit oder ohne Bohrung
oder Wellen mit oder ohne Gewinde auf eine oder wenige Standard-Motorwellen
reduziert werden. Auf eine solche standardisierte Motorwelle kann
dann das vorteilhaft ausgestaltete Motorritzel auf einfache Art
und Weise aufgesetzt werden.
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Durch
den rotationssymmetrischen Aufbau der gesamten Bauelemente wird
eine Montage des Motorritzels auf der Motorwelle ohne das zwangsläufige Erzeugen
einer Unwucht ermöglicht.
Außerdem kann
die Montage oder auch die Demontage des Motorritzels auf der Motorwelle
mit herkömmlichen
Standardwerkzeugen durchgeführt
werden. Insbesondere eine umständliche
Montage oder Demontage bei der Verwendung von Bolzen kann dadurch
vermieden werden. Trotzdem wird das Motorritzel dauerhaft fest und
verdrehsicher auf der Motorwelle befestigbar.
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Ein
Ausführungsbeispiel
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 in
zerlegter Anordnung das distale Ende einer Motorwelle, ein darauf
aufzusetzendes Motorritzel und eine Mutter zum Spannen des Motorritzels
auf die Motorwelle in teilweiser Schnittdarstellung und
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2 diese
Anordnung in zusammengesetztem Zustand.
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In
den 1 und 2 ist eine Anordnung aus einer
Motorwelle 1 und einem darauf aufgesetzten Motorritzel 2 dargestellt.
Die Motorwelle 1 ragt aus dem Gehäuse eines Motors 10 heraus.
Der Motor 10 dient als Elektromotor vorzugsweise als Hilfseinrichtung
in Kraftfahrzeugkomponenten, wobei der Motor 10 beispielsweise
zum Verstellen eines Kraftfahrzeugsitzes oder eines Kraftfahrzeugfensters
verwendet wird. Jedoch ist auch der Einsatz in anderen Einsatzgebieten
möglich.
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Das
Motorritzel 2 besteht aus einem vorderseitigen Abschnitt,
welcher das eigentliche Ritzel 20 ausbildet, und aus einem
rückseitigen
Wellenaufnahmeabschnitt 21. Der Wellenaufnahmeabschnitt 21 dient
zum Befestigen des Motorritzels 2 auf der Motorwelle 1 in
Richtung einer gemeinsamen Längsachse
X, welche der Rotationsachse der Motorwelle 1 entspricht.
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Der
Wellenaufnahmeabschnitt 21 besteht bei der besonders bevorzugten
Ausführungsform
aus einer Wandung 22 in Art eines rückseitig am Ritzel 20 ausgebildeten
oder befestigten Kragens. Die Wandung 22 umschließt einen
rückseitig
offenen Raum-, welcher als Wellenaufnahmeöffnung 23 ausgebildet ist.
Der Innendurchmesser der Wellenaufnahmeöffnung 23 ist vorzugsweise
nicht viel größer als
der Außendurchmesser
der Motorwelle 1, so dass die Motorwelle 1 mit
vorzugsweise nur geringem Spiel in der Wellenaufnahmeöffnung 23 einsetzbar
ist.
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Zum
rotationsfesten Befestigen der Motorwelle 1 in der Wellenaufnahmeöffnung 23 bzw.
an der Wandung 22 des Wellenaufnahmeabschnitts 21 ist die
Wandung 22 so ausgebildet, dass diese elastisch und/oder
plastisch verformbar ist, um den Innendurchmesser der Wellenaufnahmeöffnung 23 nach dem
Einsetzen der Motorwelle 1 zu verringern. Durch die Verringerung
wird die Motorwelle 1 fest in dem Wellenaufnahmeabschnitt 21 eingespannt.
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Außenseitig
weist die Wandung 22 des Wellenaufnahmeabschnitts 21 ein
Außengewinde 24 auf, auf
welches zum Spannen eine Mutter 3 aufschraubbar ist.
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Die
Mutter 3 weist in üblicher
Art und Weise eine Gewindeöffnung 30 mit
einem Innengewinde 31 auf. Die Mutter 3 wird so
dimensioniert ausgewählt, dass
das Innengewinde 31 möglichst
passgenau auf das rückseitige
Ende des Wellenaufnahmeabschnitts 21 bzw. auf dessen Außengewinde 24 aufschraubbar ist.
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Das
Außengewinde 24 des
Wellenaufnahmeabschnitts 21 weist vom vorderseitigen zum
rückseitigen
Ende des Wellenaufnahmeabschnitts 21 einen sich verjüngenden
Außenumfang
auf. Der Außendurchmesser
da* des Außengewindes 24 an
dessen vorderseitigem Ende ist dabei größer als der Innendurchmesser
di des Innengewindes 31 der Mutter 3. Das rückseitige
Ende des Außengewindes 24 weist
einen Außendurchmesser
da kleiner oder gleich dem Innendurchmesser di des Innengewindes 31 der
Mutter 3 auf. Beim Aufschrauben der Mutter 3 auf
den Wellenaufnahmeabschnitt 21 wird eine radial nach innen
gerichtete Spannkraft auf die Wandung 22 des Wellenaufnahmeabschnitts 21 ausgeübt.
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Um
die Wandung 22 des Wellenaufnahmeabschnitts 21 beim Aufschrauben
der Mutter 3 gegen den Außenumfang der Motorwelle 1 spannen
zu können,
weist die Wandung 22 zumindest einen, vorteilhafterweise
mehrere Schlitze 25 auf. Die Schlitze 25 erstrecken
sich vom rückseitigen
Ende des Wellenaufnahmeabschnitts 21 in vorderseitiger
Richtung.
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Die
Montage des Motorritzels 2 auf der Motorwelle 1 erfolgt
dementsprechend mit den üblichen Schritten
des Aufsetzens A des Motorritzels 2 mit dem daran ausgebildeten
Wellenaufnahmeabschnitt 21 auf der Motorwelle 1 und
dem rotationsfesten Befestigen des Wellenaufnahmeabschnitts 21 an
der Motorwelle 1. Dabei wird die Motorwelle 1 vor
dem Einsetzen in den Wellenaufnahmeabschnitt 21 durch die
Gewindeöffnung 30 der
Mutter 3 hindurchgeführt. Möglich ist
auch das vorherige teilweise Aufschrauben der Mutter 3 auf
dem rückseitigen
Endabschnitt des Außengewindes 24 des
Wellenaufnahmeabschnitts 21. Nach dem Einsetzen der Motorwelle 1 in die
Wellenaufnahmeöffnung 23 des
Wellenaufnahmeabschnitts 21 wird die Mutter 3 auf
den in rückseitiger
Richtung verjüngt
ausgebildeten Abschnitt des Wellenaufnahmeabschnitts aufgeschraubt
B. Sobald der Innendurchmesser di des Innengewindes 31 der Mutter 3 kleiner
als der Außendurchmesser
da des Außengewindes 24 des
Wellen aufnahmeabschnitts 21 wird, bewirkt ein weiteres
Aufschrauben der Mutter 3 auf den Wellenaufnahmeabschnitt 21 ein
Zusammendrücken
der Wandung 22 in nach innen gerichteter radialer Richtung.
Dadurch wird die Wandung 22 gegen die Motorwelle 1 gespannt
C.
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Insbesondere
im Fall eines elastischen Materials der Wandung 22 bewirkt
ein Loslösen
der Mutter 3 auch eine Lösung der Motorwelle 1 aus
dem Wellenaufnahmeabschnitt 21, so dass ein Austausch des
Motorritzels 2 oder des Motors mit der Motorwelle 1 besonders
einfach ermöglicht
wird.
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Die
Befestigung des Motorritzels 2 an der Motorwelle 1 erfolgt
dadurch, dass das Motorritzel 2 mit dem geschlitztem Kragen,
welcher durch den Wellenaufnahmeabschnitt 21 ausgebildet
wird, über das
distale Wellenende der Motorwelle 1 geschoben wird und
darauf verspannt wird. Gemäß bevorzugter Ausführungsform
ist der Innendurchmesser der Wellenaufnahmeöffnung 23 dabei gleich
dem Außendurchmesser
der Motorwelle 1, gegebenenfalls sogar geringer, so dass
die Motorwelle 1 bereits ohne den Einsatz der Mutter 3 in
dem Wellenaufnahmeabschnitt 21 klemmend vorbefestigt ist.
Nachfolgend wird die Mutter 3 als Spannmutter auf das Außengewinde 24 des
flanschartig aufgebauten Wellenaufnahmeabschnitts 21 aufgeschraubt
und dadurch eine feste Fixierung des Motorritzels 2 an
der Motorwelle 1 durchgeführt.
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Die
einzelnen Komponenten können
auf verschiedene Art und Weise modifiziert werden. Beispielsweise
kann das Außengewinde 24 einen
kegeligen oder einen konischen Verlauf aufweisen. Das Außengewinde 24 und
das Innengewinde 31 können außerdem so
auf einander abgestimmt werden, dass sie für eine Selbsthemmung sorgen.
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Neben
einem sich in rückseitiger
Richtung verjüngenden
Außengewinde 24 kann
zusätzlich oder
alternativ das Innengewinde 31 der Mutter 3 hinsichtlich
des inneren Durchmessers di va riieren, insbesondere sich zum rückseitigen
Ende hin verjüngen.
Als weitere beispielhafte Alternative kann bei sich nicht verjüngendem
Außengewinde 24 eine
Verjüngung
durch einen rampenförmig
verlaufenden Steg vom rückseitigen
zum vorderseitigen Ende des Außengewindes 24 an
der Wandung 22 ausgebildet werden.
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Bei
der Herstellung des Motorritzels 2 wird dieses im Bereich
des eigentlichen Ritzels 20 bzw. im Bereich von dessen
Verzahnung vorzugsweise gehärtet,
insbesondere induktiv gehärtet,
während
der Wellenaufnahmeabschnitt 21 vorzugsweise nicht oder
nur bedingt gehärtet
wird, um dort eine gewisse Elastizität zu bewahren.
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Hinsichtlich
der Dimensionierung des Motorritzels 2 ist eine Vielzahl
von Varianten bezüglich
dessen einzelner Komponenten möglich.
Beispielsweise kann das Motorritzel 2 im Bereich der Verzahnung bzw.
des eigentlichen Ritzels 20 einen größeren oder einen kleineren
Durchmesser als im Bereich des Wellenaufnahmeabschnitts 21 aufweisen.
Auch kann das Motorritzel 2 bei größerem Außenumfang der Verzahnung bzw.
des Ritzels 20 als dem Außenumfang der Motorwelle 1 eine
in axialer Richtung X ganz durch das Motorritzel 2 hindurchführende Wellenaufnahmeöffnung 23 aufweisen.
Dadurch kann das Motorritzel 2 auf einer Motorwelle 1 aufgesetzt
und längs dieser
beliebig verschoben und positioniert werden, bevor der Wellenaufnahmeabschnitt 21 mittels
der Mutter 3 an der Motorwelle 1 festgespannt
wird.
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Gemäß weiterer
Ausführungsformen
können die
Lage und Form des Schlitzes 25 variiert werden. Anstelle
eines von der Außenseite
zur Innenseite der Wandung 22 führenden Schlitzes kann beispielsweise
auch eine von außen
nach innen führende
Einkerbung in der Wandung 22 ausgebildet sein. Auch muss
der Schlitz 25 bzw. eine solche Einkerbung nicht zwingend
vom rückseitigen
Ende des Wellenaufnahmeabschnitts 21 aus beginnen, beispielsweise
dann nicht, wenn ein vom rückseitigen
En de weiter beabstandeter Abschnitt des Wellenaufnahmeabschnitts 21 zu
verspannen ist.
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Anstelle
einer Verjüngung
des Außenumfangs
des Außengewindes 24 durch
eine Variation der Zahnhöhe
längs des
Außengewindes 24 kann
bei kontinuierlicher Zahnhöhe über das
Außengewinde 24 hinweg
die Spannwirkung auch durch eine Variation des Außenumfangs
der Wandung 22 im Bereich des Außengewindes 24 erzielt
werden. Ein sich zum insbesondere rückseitigen Ende hin verjüngender Außendurchmesser
da kann somit durch eine Verjüngung
des Außenumfangs
der Wandung 22 und/oder durch eine Variation der Zahnhöhe in diesen
Bereich erzielt werden.
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Neben
der Möglichkeit
des Aufschraubens einer Standard-Mutter 3 kann vorzugsweise
eine Mutter 3 mit konzentrischem Außenumfang verwendet werden,
so dass bei Rotation eine Unwucht vermieden wird.
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Zum
Aufschrauben der Mutter 3 auf das rückseitige Motorritzel 2 müssen diese
entsprechend ergriffen werden. Dies geschieht üblicherweise mit Werkzeugen,
beispielsweise einer Zange, insbesondere einem Zweiflach. Zum Ansetzen
einer solchen Zange 26 an dem Außenumfang des Motorritzels 2 kann
ein Umfangsabschnitt 26 als Halteabschnitt ausgebildet
sein. Vorzugsweise kann dazu ein Abschnitt des Wellenaufnahmeabschnitts 21 rückseitig des
Außengewindes 24,
d. h. zwischen Außengewinde 24 und
dem eigentlichen Ritzel 20 entsprechend ausgebildet sein.
Insbesondere kann ein Abschnitt des Halteabschnitts 26 auf
zwei gegenüberliegenden Seiten
abgeflacht sein, um einer Zange oder einem Schraubenschlüssel entsprechend
Halt zu bieten. Möglich
ist auch eine Aufrauung der Umfangsoberfläche oder Riffelung, um einerseits
einer Zange Halt zu bieten und andererseits eine Unwucht bei einer
Rotation des Motorritzels 2 durch eine Abflachung möglichst
gering zu halten. In entsprechender Art und Weise kann alternativ
auch ein rückseitiger
Abschnitt des eigentlichen Ritzels 20, d. h. ein Über gangsabschnitt
zu dem Wellenaufnahmeabschnitt 21 entsprechend als Halteabschnitt
ausgebildet sein.
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Besonders
bevorzugt wird zum rotationsfesten Halten des Motorritzels 2 ein
vorderseitiges Aufsetzen eines Gegenzahnrads auf die Zähne des
eigentlichen Ritzels 20, wobei ein solches Gegenzahnrad
entsprechende Halte- oder Befestigungsabschnitte zum Ergreifen oder
Fixieren gegen eine Rotation aufweist.
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Besonders
bevorzugt wird als weitere Ausgestaltung zum zeitweiligen Fixieren
des Motorritzels 2 während
des Aufschraubens der Mutter 3 eine stirnseitige Ausnehmung
in Art einer Inbusbohrung, in welche zum Fixieren ein entsprechender
Inbus eingesteckt wird. Derartige Verfahrensweisen und Ausgestaltungen
zum zeitweiligen Fixieren des Motorritzels 2 sind von eigenständiger Bedeutung
und bieten besondere Vorteile bei den entsprechenden Ausführungsformen.
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Die
aufzuschraubende Mutter 3 kann im Fall einer typischen
Sechskantmutter mit einem entsprechenden Schlüssel umgriffen und auf das
Außengewinde 24 des
Motorritzels 2 aufgeschraubt werden. Bei Ausgestaltung
der Mutter 3 mit einem konzentrischen Außenumfang
erfolgt ein Ergreifen beispielsweise mit einer Zange. In diesem
Fall wird der Außenumfang
der Mutter 3 vorzugsweise aufgeraut oder mit seinen Rillen
parallel der Längsachse
X versehen, um einer Zange Halt zu bieten.
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- 1
- Motorwelle
- 10
- Motor
- 2
- Motorritzel
- 20
- Ritzel
von 2
- 21
- Wellenaufnahmeabschnitt
von 2
- 22
- Wandung
von 21
- 23
- Wellenaufnahmeöffnung in 21
- 24
- Außengewinde
an 22
- 25
- Schlitz
in 22
- 26
- Halteabschnitt
von 21
- 3
- Mutter
- 30
- Gewindeöffnung in 3
- 31
- Innengewinde
in 3
- A
- Einsetzen
von 1 in 2, 21
- B
- Aufschrauben
von 3 auf 24, 21
- C
- Zusammendrücken von 22
- X
- Längs- bzw.
Rotationsachse von 1, 2, 3
- di
- Innendurchmesser
von 31, 3
- da,
da*
- Außendurchmesser
von 22, 24