DE102004053840B4 - Entlüftungsventil für ein Gleichlaufgelenk - Google Patents

Entlüftungsventil für ein Gleichlaufgelenk Download PDF

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Abstract

Entlüftungsventil, umfassend: einen Grundkörper (82) mit einem ersten Ende (84) und einem zweiten Ende (86) und zumindest einem geradlinigen Durchgang (80, 81), der sich dazwischen erstreckt; sowie eine elastische Rückhaltekappe (76), die nächst dem ersten Ende (84) des Grundkörpers (82) und dem zumindest einen geradlinigen Durchgang (80, 81) angeordnet ist, wobei der Grundkörper (82) und die elastische Rückhaltekappe (76) einteilig gestaltet sind und aus einem gasdurchlässigen Material bestehen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Gleichlaufgelenke im allgemeinen und insbesondere eine Entlüftung für ein Gleichlaufgelenk.
  • Aus der US 3 454 182 A ist eine Entlüftungsdurchführung mit einem flachen Kopf und einer Durchtrittspassage bekannt. Die Entlüftungsdurchführung ist aus einem elastischen Material hergestellt.
  • Aus der US 6 530 843 B2 ist ein Ventil für ein Gleichlaufdrehgelenk mit einer durchlässigen Membrane bekannt. Das Ventil hat einen Halsabschnitt mit einer Mehrzahl von Löchern, durch die Gas strömen kann.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Gleichlaufgelenke sind übliche Bauteile in Kraftfahrzeugen. Typischerweise werden Gleichlaufgelenke dort verwendet, wo die Übertragung einer gleichförmigen Drehbewegung erwünscht oder erforderlich ist. Übliche Arten von Gleichlaufgelenken sind Tripodeverschiebegelenke, axial feste Tripodegelenke, Kugelverschiebegelenke sowie axial feste Kugelgelenke. Diese Gelenkarten werden derzeit in Fahrzeugen mit Vorderradantrieb oder Fahrzeugen mit Hinterradantrieb sowie in Gelenkwellen von Fahrzeugen verwendet, die einen Hinterradantrieb, Allradantrieb oder Vierradantrieb haben. Diese Gleichlaufgelenke sind im allgemeinen dauergeschmiert und durch die Verwendung einer Dichtmanschette abgedichtet, wenn sie in Antriebswellen verwendet werden. So sind Gleichlaufgelenke abgedichtet, um Schmiermittel im Inneren des Gelenks zu halten, während Verunreinigungen und Fremdstoffe, z. B. Schmutz und Wasser, außerhalb des Gelenks gehalten werden. Um diesen Schutz zu gewährleisten, wird das Gleichlaufgelenk üblicherweise an der offenen Seite des Gelenkaußenteils von einer abdichtenden Manschette aus Gummi, einem thermoplastischen Kunststoff oder Silikonmaterial abgeschlossen. Das entgegengesetzte Ende des Gelenkaußenteils wird im allgemeinen von einer Haube oder Kappe abgeschlossen, die bei Scheibengelenken als Schmierfettkappe bekannt ist. Bei einem Gelenk in Monoblockbauweise bzw. mit Gelenkaußenteil und integriertem Zapfen ist keine Schmierfettkappe erforderlich, es wird vielmehr durch die inneren geometrischen Verhältnisse des Gelenkaußenteils abgedichtet. Dieses Abdichten und der Schutz des Gleichlaufgelenks sind erforderlich, da eine Verunreinigung des Innenraums des Gelenkaußenteils innere Schäden und die Zerstörung des Gelenks verursachen kann. Außerdem ist, sobald der Innenraum des Gelenks mit Schmierfett gefüllt ist, das Gelenk dauergeschmiert.
  • Während des Betriebs erzeugt das Gleichlaufgelenk innere Drücke im Innenraum des Gelenks. Diese Drücke müssen nach draußen in die Umgebung abgegeben werden, um einen Druckanstieg zu verhindern, der während des Betriebs des Gelenks auftritt und die Manschette zerstören kann. Wenn man den Druckanstieg einen kritischen Wert erreichen läßt, kann die Manschette, die das Gelenk vor Verunreinigungen und Wasser schützt, reißen und beschädigt werden oder platzen, wodurch sie ihre Abdichtungsfähigkeit einbüßt. Im großen und ganzen wird ein Gleichlaufgelenk üblicherweise mittels eines kleinen Loches entlüftet, die im allgemeinen in der Mitte der Schmierfettkappe vorgesehen wird, oder durch zumindest ein Loch im Außenumfang des Gelenkaußenteils. Diese bisherigen Verfahren zum Austretenlassen von Gasen sind manchmal nicht angemessen, weil sich das Schmierfett in dem Entlüftungsloch absetzen kann, wenn sich das Gleichlaufgelenk in einem statischen Zustand ohne Drehbewegung befindet, so daß die Funktion des Entlüftungsloches, inneren Gasdruck abzulassen, blockiert oder behindert wird. Darüber hinaus kann das Entlüftungsloch durch Schmierfett blockiert werden, während sich das Gleichlaufgelenk dreht oder in einem dynamischen Zustand ist. Bei dieser Art von Entlüftungsvorrichtung ist auch ein Eindringen von Verunreinigungen in den Innenraum des Gleichlaufgelenks nicht ausgeschlossen. Außerdem kann das Schmierfett in die äußere Umgebung ausgespült oder abgeschieden werden, wenn das Fett mit dem Entlüftungsloch in Verbindung steht. Diese Art von Entlüftungsloch kann auch das Einsickern von Verunreinigungen zulassen. Wenn das Entlüftungsloch blockiert wird, kann sich ein Innendruck aufbauen, wodurch ein Versagen der Gelenkdichtung aufgrund einer gerissenen Manschette oder einer anderen Katastrophe verursacht werden kann. Ferner erzeugt ein Gleichlaufgelenk nach langen Betriebsperioden sehr hohe Temperaturen bei hohen Drücken, die durch die bisherigen Entlüftungsöffnungen abgelassen werden. Wenn jedoch das Gleichlaufgelenk unter Wasser ist oder von Wasser oder anderen Verunreinigungen umgeben ist, wird das Wasser durch einen durch die Temperaturdifferenz verursachten Unterdruck in den Innenraum des Gleichlaufgelenks gesaugt, wodurch das Schmierfett verunreinigt und die Lebensdauer des Gleichlaufgelenks verkürzt wird. Daher kann das Eindringen von Wasser und anderen Verunreinigungen und das Austreten von Gelenkschmiermittel durch das Entlüftungsloch die Lebenserwartung der Gleichlaufgelenke verkürzen.
  • Aus diesem Grund besteht in der Technik ein Bedarf an einem Entlüftungsventil für ein Gleichlaufgelenk, das den Aufbau von innerem Gasdruck verhindert, während es gleichzeitig die Möglichkeit des Eindringens von Verunreinigungen beseitigt und das Austreten von Gelenkschmiermittel verhindert sowie einen Durchgangsweg bereitstellt, der nicht von dem Gelenkschmiermittel verstopft oder verschlossen wird. Es besteht außerdem ein Bedarf an einem Entlüftungsventil für ein Gleichlaufgelenk, das bei Druckdifferenzumkehr die Luft in den Innenraum des Gleichlaufgelenks zurückdiffundieren oder eindringen läßt, während es gleichzeitig die äußeren Verunreinigungen außerhalb des Gelenks hält.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Entlüftungsventil für ein Gleichlaufgelenk bereit, das den inneren Gelenkhohlraum und das Gelenkschmiermittel vor innerem Überdruck und äußeren Verunreinigungen schützt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, daß expandierende innere Gase in die äußere Umgebung austreten, während sie gleichzeitig vor äußeren Verunreinigungen schützt. Das erfindungsgemäße Entlüftungsventil ist selbstreinigend und sicher vor Verstopfen. Das Entlüftungsventil verhindert das Austreten von Schmierfett aus dem Innenraum, während es einen offenen Durchgangsweg freihält, um Innendruck abzulassen. Das Entlüftungsventil kann auch gasdurchlässig sein, um Gase oder Luft von draußen in den Innenraum des Gleichlaufgelenks einzulassen, um den Druck auszugleichen, während gleichzeitig äußere Verunreinigungen aus dem Gelenk ferngehalten werden.
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt darüber hinaus ein entlüftendes Gleichlaufgelenksystem, das ein Gleichlaufgelenk mit einer Entlüftungsöffnung umfaßt, die mit einem Gelenkinnenraum in Verbindung steht. Die Entlüftungsöffnung kann direkt im Gelenk (z. B. in einer Schmierfettkappe) vorgesehen sein oder an jedem anderen geeigneten Bauteil davon, wie zum Beispiel einer Entlüftungsplatte, wie sie üblicherweise bei der Monoblockbauweise verwendet wird. Das System beinhaltet ferner ein Entlüftungsventil, das in der Entlüftungsöffnung aufgenommen werden kann. Das Entlüftungsventil umfaßt einen Grundkörper und zumindest einen geradlinigen Durchgang oder eine Fläche, wobei der zumindest eine geradlinige Durchgang einen Entlüftungsweg bereitstellt. Der Grundkörper umfaßt ein erstes Ende und ein zweites Ende, wobei das zweite Ende eine elastische Rückhaltekappe ist. Im Betrieb deckt die elastische Rückhaltekappe den geradlinigen Durchgang ab und dichtet das Gelenk gegen äußere Verunreinigungen in einer normalerweise geschlossenen Position ab. Als Reaktion auf Innendruck, der im Gelenkraum erzeugt wird, öffnet die Rückhaltekappe und legt den geradlinigen Durchgang frei, um Luft aus dem Innenraum des Gleichlaufgelenks durch den Entlüftungsweg in die äußere Umgebung entweichen zu lassen. Der geradlinige Durchgang verhindert, daß Schmiermittel den Entlüftungsweg verstopft, indem er das Schmiermittel von der Entlüftungsöffnung entfernt. Der geradlinige Durchgang verbringt das Schmiermittel zu der äußersten Fläche des Ringwulstes des ersten Endes des Grundkörpers des Entlüftungsventils oder entfernt es vollständig vom Entlüftungsventil, während er der Wirkung von zentrifugalen Kräften oder Trägheitskräften durch das Drehen des Gleichlaufgelenks ausgesetzt ist.
  • Eine Erweiterung der selbstreinigenden Eigenschaft des Entlüftungsventils zur Vermeidung von Verstopfung ist die Durchlässigkeit des Entlüftungsventils selbst. Wenn das Entlüftungsventil aus einem gasdurchlässigen Werkstoff hergestellt ist, läßt das Entlüftungsventil den Wiedereintritt von Gasen beim Abkühlen oder bei einem Druckrückgang im Gelenk in den Innenraum des Gleichlaufgelenks zurück zu. Der durchlässige Werkstoff läßt das Gas in die Innenkammer des Gleichlaufgelenks eindringen, während es Wasser und andere Verunreinigungen draußen hält. Der durchlässige Werkstoff ermöglicht es außerdem, daß auf dem Entlüftungsventil verbliebenes Restschmiermittel teilweise in den Innenraum des Gleichlaufgelenks zurückgespült wird. Darüber hinaus verringert der durchlässige Werkstoff die Ansammlung von Schmiermittel auf dem Entlüftungsventil. Das Entlüftungsventil löst das Schmiermittel ab oder befreit es von der Innenfläche des Entlüftungsventils in dem Maße wie das Gas das Ventil durchdringt.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen deutlich, sowie bei in den auf die beiliegenden Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung sollte man sich mit den Ausführungsformen beschäftigen, die genauer in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und nachstehend als Beispiele der Erfindung beschrieben werden.
  • 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Allradantrieb, in welchem das vorliegende Entlüftungsventil in vorteilhafter Weise verwendet werden kann;
  • 2 zeigt einen Querschnitt durch ein beispielhaftes Gleichlaufgelenk mit einem Entlüftungsventil gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführung;
  • 3 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres beispielhaftes Gleichlaufgelenk mit einem Entlüftungsventil in einer erfindungsgemäßen Ausführung;
  • 4 zeigt einen Querschnitt durch das Ventil gemäß einer Ausführung nach der vorliegenden Erfindung;
  • 5 zeigt eine isometrische Darstellung des Entlüftungsventils nach 4;
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Entlüftungsventils nach der vorliegenden Erfindung in einer offenen Position als Reaktion auf einen inneren Überdruckzustand;
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Entlüftungsventils nach der vorliegenden Erfindung im Drehzustand, in dem die Zentripetalkraft das Schmiermittel von dem Entlüftungsloch fortwandern läßt; und
  • 8 zeigt einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Entlüftungsventil.
  • Detaillierte Beschreibung
  • In den Zeichnungen wird ein Gleichlaufgelenk 10 einschließlich eines erfindungsgemäßen Entlüftungsventils gezeigt. Es wird darauf hingewiesen, daß jede Art von Gleichlaufgelenk 10, wie z. B. ein Tripodeverschiebegelenk, ein axial festes Tripodegelenk, ein Rzeppagelenk, etc., die von jedweder Bauweise sein können, wie z. B. Monoblock-, Scheibengelenk, etc., in Kombination mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Das Entlüftungsventil gemäß der vorliegenden Erfindung stellt ein neues und verbessertes Verfahren zum Entlüften des Gelenks bereit, um zu verhindern, daß Schmiermittel das Entlüftungsventil verstopft und es ermöglicht das Beaufschlagen der Innenkammer des Gleichlaufgelenks mit Druck, um einen Druckausgleich mit der äußeren Umgebung zu schaffen.
  • 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Allradantrieb, in welchem das vorliegende Entlüftungsventil in vorteilhafter Weise verwendet werden kann. Der in 1 dargestellte Antriebsstrang 12 ist ein typischer Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Allradantrieb. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß andere Arten von Fahrzeugantriebssträngen, in denen entlüftete Gleichlaufgelenke verwendet werden, ebenfalls durch das vorliegende Entlüftungsventil verbessert werden können, dazu gehören Fahrzeuge, die einen reinen Hinterradantrieb haben und Fahrzeuge mit einem reinen Vorderradantrieb, Fahrzeuge mit Allradantrieb oder mit Vierradantrieb. In diesem Beispiel umfaßt der Antriebsstrang 12 einen Motor 14, der mit einem Getriebe 16 und einer Abtriebseinheit 18 verbunden ist. Das Vorderachsdifferential 20 weist eine rechte Seitenwelle 22 und eine linke Seitenwelle 24 auf, die jeweils mit einem Rad verbunden sind und Kraft auf diese Räder übertragen. An beiden Enden der rechten Seitenwelle 22 und der linken Seitenwelle 24 sind jeweils Gleichlaufgelenke 10 vorgesehen. Eine Längswelle 26 verbindet das Vorderachsdifferential 20 mit dem Hinterachsdifferential 28, wobei das Hinterachsdifferential 28 eine hintere rechte Seitenwelle 30 sowie eine hintere linke Seitenwelle 32 aufweist, die beide mit jeweils einem Rad an einem ihrer Enden verbunden sind. Je ein Gleichlaufgelenk 10 befindet sich an beiden Enden der Seitenwelle, die mit dem Rad und dem hinteren Differential 28 verbunden sind. Die in 1 gezeigte Längswelle 26 ist eine dreiteilige Gelenkwelle, die eine Mehrzahl von Kardangelenken 34 sowie ein Hochgeschwindigkeitsgleichlaufgelenk 10 umfaßt. Die Gleichlaufgelenke 10 übertragen Kraft über die Gelenkwelle 26 auf die Räder, selbst wenn die Räder oder die Gelenkwelle 26 aufgrund der Lenkung und dem Heben und Senken der Aufhängung des Fahrzeugs unterschiedliche Winkel zueinander haben. Bei dem Gleichlaufgelenk 10 kann es sich um alle bekannten Standardarten von Gelenken handeln, wie z. B. ein Tripodeverschiebegelenk, Kreuzbahngelenk, Tripodefestgelenk oder Doppeloffsetgelenk, die alle übliche und bekannte Begriffe in der Technik für verschiedene Arten von Gleichlaufgelenken 10 sind. Gleichlaufgelenke ermöglichen die Übertragung von gleichförmigen Drehzahlen bei Winkeln, die im Normalbetrieb von Kraftfahrzeugen sowohl an den Seitenwellen als auch an den Längswellen dieser Fahrzeuge auftreten.
  • 2 zeigt einen Querschnitt durch ein beispielhaftes Gleichlaufgelenk mit einem Entlüftungsventil gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Das Gleichlaufgelenk 10 ist ein Gleichlauffestgelenk in Monoblockbauweise und wird im allgemeinen in der Längswelle 26 eines Fahrzeugs mit Allradantrieb verwendet. Es sei darauf hingewiesen, daß auch jeder andere Gleichlaufgelenktyp in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Eine Innenwand 38 des Gelenkaußenteils 36 definiert im allgemeinen einen Gleichlaufgelenkinnenraum 40. Ein Gelenkinnenteil 42 ist innerhalb des Gelenkaußenteils 36 vorgesehen bzw. eingebaut. Das Gelenkinnenteil 42 ist mit der Antriebswelle oder Längswelle 26 des Fahrzeugs verbunden. Kugel- oder Rollenelemente 46 sind zwischen Außenbahnen des Gelenkinnenteils 42 und Innenbahnen 38 des Gelenkaußenteils 36 angeordnet. Die Kugeln 46 werden durch einen Käfig 48 zwischen den Bahnen des Gelenkaußenteils 36 und des Gelenkinnenteils 42 gehalten. Die Drehung des Gelenkaußenteils 36 versetzt das Gelenkinnenteil 42 in eine Drehung mit gleicher bzw. gleichförmiger Drehzahl, so daß eine gleichförmige Geschwindigkeit über das Gelenk zwischen der Längswelle 26 und der Abtriebseinheit 18 übertragen werden kann, die bis zu einem bestimmten feststehenden Winkel versetzt ist. Das Gleichlaufgelenk 10 läßt zu, daß sich der Winkel ändert, weil die Kugeln 46 abrollen können und jeden Winkelunterschied zwischen den Wellen durch ihre Bewegungen innerhalb der Bahnen des Gelenkaußenteils 36 und des Gelenkinnenteils 42 ausgleichen.
  • Ein Sicherungsring 50 ist an einer innenseitigen Fläche des Gelenkinnenteils 42 vorgesehen, um die Längswelle 26 mit dem Gelenkinnenteil 42 zu verbinden. Eine Manschettenabdeckung 52 ist mit einem Ende des Gelenkaußenteils 36 verbunden. Ein Ende der Manschettenabdeckung 52 weist einen Bördel 54 auf, der sich entlang des gesamten Umfangs der Manschettenabdeckung 52 erstreckt. Die Manschette 56 ist innerhalb des Bördels 54 der Manschettenabdeckung 52 befestigt, während das andere Ende der Manschette 56 an der Antriebswelle 26 anliegt und von einem Manschettenspannband 58 gesichert wird. Die Manschette 56 dichtet das Gleichlaufgelenk 10 gegen jegliche äußeren Verunreinigungen wie Wasser, Schmutz und Straßenschmiere ab. Die Konstruktion der Manschette 56 ermöglicht bei allen Beugungswinkeln, die bei Längswellen oder Seitenwellen während der üblichen Betriebsbedingungen auftreten können, eine Abdichtungsgrenze.
  • Eine Innenfläche des Gelenkaußenteils 36 umfaßt eine erste Ringschulter 60 und eine zweite Ringschulter 62. Die erste Ringschulter 60 umfaßt einen ersten Verschluß oder eine erste Abdeckung 64, die das Gelenkaußenteil 36 und den Innenraum 40 gegen Getriebeöle oder Verunreinigungen vom Getriebe abdichtet. Mit der zweiten Ringschulter 62 des Gelenkaußenteils ist eine Entlüftungsplatte oder Abdeckung 66 in Kontakt, die in der bevorzugten Ausführung aus Metall besteht, die jedoch je nach Bedarf und Designanforderungen des Gleichlaufgelenks 10 auch aus jeder Art von Keramik-, Hartkunststoff- oder Metallkompositwerkstoff hergestellt sein kann. Die Entlüftungsplatte 66 umfaßt in oder nächst ihrer Mitte eine Entlüftungsöffnung oder einen Entlüftungsspalt 68, der eine Befestigung des Entlüftungsventils 70 im Gleichlaufgelenk 10 ermöglicht. Der erste Verschluß 64 und die Entlüftungsplatte 66 bilden einen zweiten Innenraum 72 nächst dem ersten Innenraum 40, der durch das Gelenkaußenteil 36 des Gleichlaufgelenks 10 gebildet wird. Eine zweite Öffnung 75 geht durch das Gelenkaußenteil hindurch, um den zweiten Innenraum 72 in die Umgebung oder Außenluft zu entlüften. Dadurch kann das Gas durch die Entlüftungsplatte oder den zweiten Verschluß 66 fließen, um durch die zweite Öffnung 75, die durch das Gelenkaußenteil hindurchfährt, in die Umgebung abgegeben zu werden. Innerhalb der Öffnung der Entlüftungsplatte 66 und nächst dem ersten Verschluß 64 innerhalb des zweiten Innenraums 72 ist ein erfindungsgemäßes Entlüftungsventil 70 vorgesehen. Das Entlüftungsventil 70 hat einen geradlinigen Durchgang oder einen Flächendurchgang 80. Der geradlinige Durchgang 80 verhindert ein Zusetzen durch Füllstoff oder Gelenkschmiermittel, indem das Gelenkschmiermittel unter der Wirkung von Zentrifugalkräften durch Herausziehen oder Abschleudern von dem inneren Abschnitt des Entlüftungsventils 70 oder vollständig vom Entlüftungsventil entfernt wird, wodurch der Abzugsweg freigeräumt wird.
  • 3 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres exemplarisches Gleichlaufgelenk mit einem Entlüftungsventil gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Das Gleichlaufgelenk 10 ist ein Gleichlauffestgelenk in Scheibenbauweise und wird im allgemeinen in der Seitenwelle eines Fahrzeugs mit Allrad- oder Vorderradantrieb verwendet. Das Gleichlaufgelenk 10 umfaßt ein Gelenkaußenteil 36 mit einem Gelenkinnenteil 42, das innerhalb desselben vorgesehen ist. Eine Innenwand 38 des Gelenkaußenteils 36 definiert im allgemeinen einen Gleichlaufgelenkinnenraum 40. Das Gelenkinnenteil 42 ist mit einer Welle 44 verbunden. Eine Kugel 46 ist sowohl mit einer Innenbahn des Gelenkaußenteils 36 als auch mit einer Außenbahn des Gelenkinnenteils 42 in Kontakt. Die Kugel 46 wird durch einen Käfig 48 gehalten. An einem Ende des Gelenkaußenteils 36 ist eine Abschlußkappe 47 vorgesehen. Die Abschlußkappe 47 umfaßt in oder nächst einem mittleren Abschnitt eine Entlüftungsöffnung oder einen Entlüftungsspalt 68. Eine Dichtung 51 ist zwischen der Abschlußkappe 47 und dem Gelenkaußenteil 36 angeordnet, Eine Außenfläche des Gelenkaußenteils 36 umfaßt auch zwei Nuten 55, 57. Die erste Nut 55 nimmt ein Ende der Abschlußkappe 47 auf und ermöglicht das Aufkrimpen der Abschlußkappe auf das Gelenkaußenteil 36. An dem entgegengesetzen Ende des Gelenkaußenteils befindet sich die Manschettenabdeckung 52, die in der zweiten Nut 57 an der Gelenkaußenteilfläche festgeklemmt ist. Die Manschettenabdeckung 52 umfaßt einen Bördel 54 an seinem Umfang. Innerhalb des Bördels 54 ist ein Ende der Manschette 56 vorgesehen, die aus einem Neoprenwerkstoff besteht; es sei jedoch darauf hingewiesen, daß jedes andere weiche gummiartige Material oder ein Verbundwerkstoff verwendet werden können. Das entgegengesetzte Ende der Manschette 56 ist an der Welle 44 durch ein Manschettenspannband oder ein anderes verfügbares Befestigungsmittel gesichert. Eine Vielzahl von Verbindungselementen 59 wird verwendet, um das Gelenkaußenteil 36 an einem Grundkörper des Gleichlaufgelenks 10 zu befestigen.
  • Die Abschlußkappe 47 dieser Ausführung besteht aus Metall, kann jedoch je nach Bedarf und Designanforderungen des Gleichlaufgelenks 10 auch aus jeder Art von Keramik-, Hartkunststoff- oder Metallkompositwerkstoff hergestellt sein. Die Abschlußkappe 47 umfaßt in oder nächst ihrer Mitte eine Entlüftungsöffnung oder ein Entlüftungsspalt 68, der eine Befestigung des Entlüftungsventils 70 im Gleichlaufgelenk 10 ermöglicht. Das Entlüftungsventil 70 ermöglicht es, daß Gas durch die Entlüftungsöffnung 68 aus dem Innenraum des Gleichlaufgelenks in die Atmosphäre entweicht. Innerhalb der Entlüftungsöffnung 68 der Abschlußkappe 47 ist ein erfindungsgemäßes Entlüftungsventil 70 vorgesehen. Das Entlüftungsventil weist einen geradlinigen Durchgang 80 oder einen Flächendurchgang auf. Der geradlinige Durchgang 80 verhindert ein Zusetzen durch einen Füllstoff oder Gelenkschmiermittel, indem das Gelenkschmiermittel unter der Wirkung von Zentrifugalkräften durch Herausziehen oder Abschleudern von dem inneren Abschnitt des Entlüftungsventils 70 oder vollständig davon entfernt wird, wodurch der Durchgangsweg freigeräumt wird.
  • Die Abschlußkappe 47 mit einer Entlüftungsöffnung 68 zur Aufnahme des Entlüftungsventils 70 aus 3 hat eine ähnliche Funktion wie die Entlüftungsplatte 66 mit einer Entlüftungsöffnung 68 zur Aufnahme des Entlüftungsventils aus 2. Andere Ausführungsformen mit einer Entlüftungsöffnung zur Aufnahme des Entlüftungsventils sind ebenfalls im Umfang dieser Erfindung eingeschlossen.
  • 4 zeigt einen Querschnitt durch den Durchgang gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Eine Entlüftungsplatte 66 innerhalb eines Gleichlaufgelenks, wie z. B. in 2, definiert eine Entlüftungsöffnung 68, die so vorgesehen ist, daß sie das Entlüftungsventil 70 aufnehmen kann. Die Entlüftungsplatte 66 kann in Abhängigkeit von den Anwendungserfordernissen an die Entlüftung des Gleichlaufgelenks jede geeignete Größe oder Form haben. Die Entlüftungsplatte 66 kann einen Rücksprungabschnitt oder einen Versatz 67 aufweisen, der eine genügend große Tiefe hat, um das Entlüftungsventil 70 vor ungewolltem Kontakt zu schützen oder die Entlüftungsplatte 66 kann flach sein (nicht dargestellt), wodurch kein inhärenter Schutz des Entlüftungsventils gegeben wäre. In der dargestellten Ausführung umfaßt die Entlüftungsplatte 66 jedoch ein ringförmiges Element mit einem vertieften Abschnitt 67, das so ausgelegt ist, daß es in dem zweiten Schulterabschnitt 62 des Gleichlaufgelenks 10 vorgesehen ist, wie in 2 gezeigt.
  • Wie am besten in den 3 und 4 zu sehen ist, können die Abschlußkappe 47 oder die Entlüftungsplatte 66 eine Ausnehmung oder einen Versatz 67 in der Stirnfläche der Kappe 47 oder Platte 66 aufweisen. Die Entlüftungsplatte 66 oder die Abschlußkappe 47 können dabei so ausgebildet sein, daß die elastische Rückhaltekappe 76 in axialer Richtung gegenüber der am weitesten außen liegenden Fläche 102 der Entlüftungsplatte 66 oder der Kappe 47 zurückversetzt ist. In diesem Beispiel ist die Ausnehmung 67 so ausgebildet, daß ein erster Abstand D1 zwischen der am weitesten außen liegenden Fläche 102 und der Stirnfläche 104 besteht, die die Entlüftungsöffnung 68 zur Aufnahme des Entlüftungsventils 70 enthält. Die Ausnehmung 67 ermöglicht es, daß die am weitesten außen liegende Fläche 106 der elastischen Rückhaltekappe 76 an oder unterhalb der am weitesten außen liegenden Fläche 102 der Kappe 47 oder der Platte 66 vorgesehen sein kann. Das heißt, der Abstand D2 ist größer oder gleich null. Dieses Merkmal schützt das Entlüftungsventil 70 vor unerwünschtem Kontakt, wodurch verhindert wird, daß das Entlüftungsventil 70 verschoben oder eingeschlossen wird. Der Radius R1 der Ausnehmung 67 ist ebenfalls zumindest ein wenig größer als der Radius R2, der durch die Kante 103 der elastischen Rückhaltekappe 76 gebildet wird. Auf diese Weise kann das Entlüftungsventil 70 innerhalb einer schützenden Tasche eingesetzt werden, die von der Endfläche 102 der Abschlußkappe 47 oder der Entlüftungsplatte 66 zurückversetzt ist.
  • In den 4 und 5 umfaßt das Entlüftungsventil 70 einen Grundkörper 82 mit einem ersten Ende 84 und einem zweiten Ende 86 und zumindest einem geradlinigen Durchgang 80, der sich axial dazwischen erstreckt und einen Abzugsweg 78 schafft. Das Entlüftungsventil 70 umfaßt ferner eine elastische Rückhaltekappe 76, die nächst dem ersten Ende 84 des Grundkörpers 82 und dem zumindest einen geradlinigen Durchgang 80 angeordnet ist. Die Rückhaltekappe 76 ist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, schirmförmig mit einer Oberflächengröße ausgebildet, die die Fläche der Entlüftungsöffnung 68 übersteigt und überdeckt, wenn das Entlüftungsventil 70 in der Entlüftungsplatte 66 eingesetzt ist.
  • Der zumindest eine geradlinige Durchgang 80 kann jedwede geeignete Größe oder Form aufweisen, so lange er einen Durchgangsweg 78 bereitstellt. Der geradlinige Durchgang 80 ist im allgemeinen eine Horizontale, die axial in der Außenfläche 88 des Grundkörpers 82 des Entlüftungsventils 70 angeordnet ist. Insbesondere ist der geradlinige Abzug 80 vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, eine tangential vorgesehene, einzelne ebene Fläche, die eine Neigung aufweist, welche an der Axiallinie zwischen dem ersten Ende 84 und dem zweiten Ende 86 ausgerichtet ist, die an der Außenfläche 88 des Grundkörpers 82 vorgesehen sind. Die Neigung des geradlinigen Durchgangs 80 in der bevorzugten Ausführung wäre parallel zu der Axiallinie, die sich zwischen dem ersten Ende 84 und dem zweiten Ende 86 befindet. Indes könnte, wie in einer weiteren Ausführung in 7 dargestellt ist, die Neigung so ausgeführt sein, daß der geradlinige Durchgang 81 nicht parallel zu der Axiallinie ist, z. B. daß ein Schräge auf den geradlinigen Durchgang 81 gesetzt wird. Die geradlinigen Durchgänge 80, 81 könnten mehr als eine ebene Fläche umfassen, die einander kreuzen oder einzeln auf der Außenfläche 88 des Grundkörpers 82 liegen.
  • Die Verwendung eines biegsamen Werkstoffs für das Entlüftungsventil 70 ermöglicht das vollständige Schließen der elastischen Rückhaltekappe 76, so daß der Eintritt von Verunreinigungen in den Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks blockiert wird, während gleichzeitig ein leichtes Öffnen der elastischen Rückhaltekappe 76 möglich ist, um Gase unter hohem Druck in die Atmosphäre entweichen zu lassen.
  • Der Grundkörper 82 umfaßt ferner einen Ringkanal 90, der eine ringförmige Anlagefläche 92 und einen Ringwulst 94 definiert, der eine Oberflächengröße (oder einen Durchmesser) aufweist, der die Fläche oder den Durchmesser der Entlüftungsöffnung 68 ausreichend übersteigt, so daß das Entlüftungsventil 70 im Preßsitz in der Entlüftungsöffnung 68 eingesetzt und gehalten wird. Insbesondere berührt die Anlagefläche 92 die Innenwand 96 der Entlüftungsöffnung 68 und wird durch die obere Fläche 98 an dem Ringwulst 94 gehalten. Das Entlüftungsventil 70 wird aus einem im wesentlichen steifen, aber gleichzeitig biegsamem Werkstoff hergestellt, wie z. B. thermoplastischem Elastomer, Fluorsilikon oder Kautschuk. Das Entlüftungsventil 70 kann aus einem einzigen Material bestehen oder aus einer Kombination von Werkstoffen mit undurchlässigen oder gasdurchlässigen Eigenschaften. Ein Beispiel für einen gasdurchlässigen Werkstoff ist Nylon oder geschäumtes Polytetrafluorethylenpolymer, das mit einem ölabweisenden Polymer gesättigt ist, um eine Barriere zu schaffen, die das unter Druck stehende Gas durch das Entlüftungsventil 70 passieren läßt.
  • Im Betrieb, wie genauer in 4 gezeigt ist, befindet sich die Rückhaltekappe 76 in einer normalerweise geschlossenen Position und hat die Aufgabe, den Durchgangsweg 78 abzudecken und den Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks und insbesondere die Entlüftungsöffnung 68 gegen äußere Verunreinigungen abzudichten, die den Gelenkbetrieb behindern. Als Reaktion auf einen Innendruck, der im Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks durch die Verdampfungsneigung des Schmiermittels, höhere Betriebstemperaturen, etc. entsteht, öffnet sich die Rückhaltekappe 76 (z. B. indem sie sich nach außen wölbt), wie in 6 gezeigt, um den Durchgangsweg 78 zum Außendruck (und im allgemeinen zu Bedingungen mit einem geringeren Luftdruck) freizulegen. Dadurch kann Luft aus dem Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks über den Durchgangsweg 78 in die äußere Atmosphäre entweichen und auf diese Weise den Überdruck im Gelenk beseitigen. Sobald der Überdruck aus dem Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks abgelassen ist, legt sich die elastische Rückhaltekappe an die Innenwand 96 der Entlüftungsplatte 66 an und dichtet den Innenraum des Gleichlaufgelenks gegen Wasser und andere unerwünschte Verunreinigungen ab.
  • Der Werkstoff des Entlüftungsventils 70 kann undurchlässig oder gasdurchlässig oder eine Kombination davon sein. Ein undurchlässiges Entlüftungsventil 70 läßt kein Gas zurück in den Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks fließen, wenn im Innenraum 40 ein niedrigerer Druck herrscht, als in der äußeren Umgebung, zu der das Entlüftungsventil 70 entlüftet. Ein gasdurchlässiger Werkstoff oder eine Kombination davon mit undurchlässigem Material ermöglicht einen Druckausgleich im Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks, wenn ein Druckungleichgewicht zwischen dem Außen- und dem Innendruck besteht. Der gasdurchlässige Werkstoff hat die zusätzlich Wirkung, daß er Wasser und andere Verunreinigungen draußen hält, während Gas in den Innenraum zurückfließen kann, um einen Druckausgleich zu schaffen. Wenn das Gas durch den gasdurchlässigen Werkstoff diffundiert, reinigt und befreit es darüber hinaus den innenseitigen Abschnitt des ersten Endes 84 des Grundkörpers 82 des Entlüftungsventils 70 von Schmiermittel. Der gasdurchlässige Werkstoff ist ideal für Gleichlaufverschiebegelenke, bei denen die Druckdifferentialumkehr häufiger erfolgt.
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Entlüftungsventils in einem Drehzustand, bei dem die Zentrifugalkraft das Schmiermittel von dem Entlüftungsspalt fortwandern läßt. Der geradlinige Durchgang verhindert oder minimiert das Austreten von Schmiermitteln aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften. Das Entlüftungsventil 70 weist einen geradlinigen Durchgang 80 oder einen Flächendurchgang. Der geradlinige Durchgang 80 verhindert ein Zusetzen durch einen Füllstoff oder Gelenkschmiermittel, indem das Gelenkschmiermittel unter der Wirkung von Zentrifugalkräften durch Herausziehen oder Abschleudern von dem inneren Abschnitt des Entlüftungsventils 70 oder vollständig davon entfernt wird, wodurch der Durchgangsweg freigeräumt wird. Unter statischen Bedingungen wird das Gelenkschmiermittel durch die Rückhaltekraft der elastischen Rückhaltekappe 76 des Grundkörpers des Entlüftungsventils 70 im Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks gehalten. Unter dynamischen Bedingungen dreht sich das Entlüftungsventil 70 durch das Gleichlaufgelenk 10 in Richtung des Pfeils 99. Das Drehen oder Rotieren des Entlüftungsventils 70 erzeugt Zentrifugalkräfte, die auf das Schmiermittel wirken und es nach außen zu der Ringwulst 94 des ersten Endes des Entlüftungsventils wandern lassen. Das Schmiermittel, das sich auf dem geradlinigen Durchgang 80 befindet und den Durchgangsweg 78 verengt oder blockiert, wird durch die Trägheitskräfte, die entgegen der Drehrichtung wirken, in Richtung des Pfeils 97 zu und auf den Ringwulst 94 geschoben. In anderen Ausführungen kann die Verschiebebewegung des Schmiermittels in die gleiche Drehrichtung 99 erfolgen, was auch eine Räumung und Reinigung des Durchgangswegs 78 von Schmiermitteln bewirkt. Das vom geradlinigen Durchgang 80 und dem Ringwulst 94 abgezogene Schmiermittel wird zurück in den Innenraum 40 des Gleichlaufgelenks abgeschieden, wodurch ermöglicht wird, daß das unter Überdruck stehende Gas unbehindert durch den Durchgangsweg 78 in die äußere Umgebung entlüftet wird, ohne dabei Gelenkschmiermittel freizusetzen. Es kann mehr als ein geradliniger Durchgang 80, 81 vorgesehen sein.
  • 8 zeigt einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Entlüftungsventil. Das Entlüftungsventil 70 dient zur Verwendung in einem Gleichlaufgelenk und umfaßt einen Grundkörper 82 und eine elastische Rückhaltekappe 76. Der Grundkörper weist eine zylindrische Außenfläche 88, ein erstes Ende 84 und ein zweites Ende 86 auf, wobei zumindest ein geradliniger Durchgang 80 in der Außenfläche 88 vorgesehen ist und sich von dem ersten Ende 84 zu dem Bereich zwischen dem ersten Ende 84 und dem zweiten Ende 86 erstreckt. Die Außenfläche 88 weist einen Ringwulst 94 auf, der nächst dem ersten Ende 84 vorgesehen ist, einen Ringkanal 90, der zwischen dem Ringwulst 94 und dem zweiten Ende 86 angeordnet ist, sowie eine ringförmige Anlagefläche 92, die sich auf dem Ringwulst 94 in Richtung zu dem Ringkanal 90 befindet. Ein Durchgangsweg 78 wird durch den zumindest einen geradlinigen Durchgang 80 und den ringförmigen Kanal 90 gebildet.
  • Die elastische Rückhaltekappe 76 ist zwischen dem Ringkanal 90 und dem zweiten Ende 86 des Grundkörpers 82 vorgesehen. Die elastische Rückhaltekappe 76 ist schirmförmig ausgebildet und überdeckt den Ringkanal 90. Sie ist größer als der Ringwulst 94, der größer ist als der Ringkanal 90. Der zumindest eine geradlinige Durchgang 80 ist so ausgelegt, daß er unter der Wirkung von Rotationskräften selbsttätig das Entlüftungsventil 70 reinigt und das Entlüftungsventil 70 umfaßt einen Durchgangsweg 78, der normalerweise geschlossen ist und dichtet eine Entlüftungsplatte 66 zwischen der elastischen Rückhaltekappe 76 und der ringförmigen Anlagefläche 92 ab.
  • Obwohl die Erfindung in Verbindung mit mehreren Ausführungen beschrieben wird, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf jene Ausführungen beschränkt ist. Deshalb deckt die Erfindung alle Alternativen, Modifikationen und Entsprechungen ab, die im Geist und Umfang der anhängenden Ansprüche enthalten sind.
  • Die Erfindung betrifft ein Entlüftungsventil zur Verwendung in einem Gleichlaufgelenk mit einer Entlüftungsöffnung, die mit einem Innenraum des Gelenks in Verbindung steht und das Entlüftungsventil umfaßt einen Grundkörper mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und zumindest einer Fläche, die sich dazwischen erstreckt; sowie eine schirmförmige elastische Rückhaltekappe, die nächst dem ersten Ende des Grundkörpers und der zumindest einen Fläche angeordnet ist. Die Rückhaltekappe wirkt in einer normalerweise geschlossenen Position, um die zumindest eine Fläche abzudecken und das Gelenk gegen äußere Verunreinigungen abzudichten und hat in Reaktion auf einen im Gelenkinnenraum erzeugten Innendruck die Funktion, sich nach außen zu wölben und die zumindest eine Fläche freizulegen, damit Luft aus dem Innenraum entweichen kann. Die zumindest eine Fläche umfaßt einen geradlinigen Durchgang, um das Entlüftungsventil von Schmiermitteln zu reinigen. Das Entlüftungsventil kann aus einem einzigen Werkstoff bestehen oder aus mehreren, die durchlässig sind oder nicht.

Claims (21)

  1. Entlüftungsventil, umfassend: einen Grundkörper (82) mit einem ersten Ende (84) und einem zweiten Ende (86) und zumindest einem geradlinigen Durchgang (80, 81), der sich dazwischen erstreckt; sowie eine elastische Rückhaltekappe (76), die nächst dem ersten Ende (84) des Grundkörpers (82) und dem zumindest einen geradlinigen Durchgang (80, 81) angeordnet ist, wobei der Grundkörper (82) und die elastische Rückhaltekappe (76) einteilig gestaltet sind und aus einem gasdurchlässigen Material bestehen.
  2. Entlüftungsventil nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper (82) und die elastische Rückhaltekappe (76) aus einem biegsamen Werkstoff bestehen.
  3. Entlüftungsventil nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper (82) und die elastische Rückhaltekappe (76) aus einem Fluorsilikonwerkstoff bestehen.
  4. Entlüftungsventil nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper (82) und die elastische Rückhaltekappe (76) aus einem Polytetrafluorethylenwerkstoff bestehen.
  5. Entlüftungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Grundkörper (82) und die elastische Rückhaltekappe (76) aus einer Kombination aus gasdurchlässigen und -undurchlässigen Werkstoffen bestehen.
  6. Entlüftungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der zumindest eine geradlinige Durchgang (80, 81) eine Fläche ist.
  7. Entlüftungsventil nach Anspruch 6, umfassend zwei Flächen, die einander schneiden.
  8. Entlüftungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der zumindest eine geradlinige Durchgang eine Neigung aufweist, die sich entlang des Grundkörpers (82) erstreckt.
  9. Entlüftungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die elastische Rückhaltekappe (76) schirm- oder pilzförmig ausgebildet ist.
  10. Entlüftungssystem für ein Gleichlaufgelenk, umfassend: ein Gleichlaufgelenk (10) mit einer Innenkammer (40) und einer Entlüftungsplatte (66), die eine Entlüftungsöffnung (68) definiert, die mit dem Gelenkinnenraum (40) in Verbindung steht; sowie ein in der Entlüftungsöffnung (68) aufnehmbares Entlüftungsventil (70), wobei das Entlüftungsventil (70) folgendes umfaßt: einen Grundkörper (82) mit einem ersten Ende (84) und einem zweiten Ende (86) und zumindest einem geradlinigen Durchgang (80, 81), der sich dazwischen erstreckt; sowie eine elastische Rückhaltekappe (76), die nächst dem ersten Ende (84) des Grundkörpers (82) und dem zumindest einen geradlinigen Durchgang (80, 81) angeordnet ist, wobei der Grundkörper (82) und die elastische Rückhaltekappe (76) einteilig gestaltet sind und aus einem gasdurchlässigen Material bestehen.
  11. Entlüftungssystem für ein Gleichlaufgelenk nach Anspruch 10, wobei die elastische Rückhaltekappe (76) eine größere Oberfläche aufweist, als die Entlüftungsöffnung (68).
  12. Entlüftungssystem für ein Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Entlüftungsplatte (66) einen Versatz (67) oder Ausnehmungsabschnitt (67) aufweist.
  13. Entlüftungssystem für ein Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Grundkörper (82) und die elastische Rückhaltekappe (76) aus einem Fluorsilikonwerkstoff bestehen.
  14. Entlüftungssystem für ein Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Grundkörper (82) und die elastische Rückhaltekappe (76) aus einer Kombination aus gasdurchlässigen und -undurchlässigen Werkstoffen bestehen.
  15. Entlüftungssystem für ein Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der zumindest eine geradlinige Durchgang (80, 81) eine Fläche ist.
  16. Entlüftungssystem für ein Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei der zumindest eine geradlinige Durchgang entlang des Grundkörpers (82) axial geneigt ist.
  17. Entlüftungssystem für ein Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei die elastische Rückhaltekappe (76) schirm- oder pilzförmig ausgebildet ist.
  18. Entlüftungssystem für ein Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die Ausnehmung (67) oder der Versatz (67) einen ersten Abstand (D1) zwischen der am weitesten außenliegenden Fläche (102) der Entlüftungsplatte (66) und einer Stirnfläche (104) der Entlüftungsplatte (66) definiert, die die Entlüftungsöffnung (68) umfaßt, so daß eine am weitesten außenliegende Fläche (106) der genannten elastischen Rückhaltekappe (76) an der oder unterhalb der genannten am weitesten außenliegende Fläche (102) der genannten Entlüftungsplatte (66) sitzt.
  19. Entlüftungssystem für ein Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei sich die Ausnehmung (67) oder der Versatz (67) radial weiter von der genannten Entlüftungsöffnung (68) erstreckt als eine äußerste radiale Kante (103) der genannten elastischen Rückhaltekappe (76).
  20. Entlüftungssystem für ein Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei sich die Ausnehmung (67) oder der Versatz (67) radial weiter von der genannten Entlüftungsöffnung (68) erstreckt als eine äußerste radiale Kante (103) der genannten elastischen Rückhaltekappe (76).
  21. Entlüftungssystem für ein Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 10 bis 20, wobei die Entlüftungsplatte (66) so ausgebildet ist, daß die elastische Rückhaltekappe (76) in axialer Richtung in Bezug auf eine am weitesten außen liegende Fläche (102) der genannten Entlüftungsplatte (66) zurückgesetzt ist.
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