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Die
Erfindung betrifft eine Riemenspannvorrichtung zum Spannen eines
Riemens an einem Aggregat eines Kraftfahrzeugs, mit einem an einem
Exzenter gelagerten Riemenspannrad, wobei der Exzenter ein an einem
Gehäuseteil
drehbar gelagertes Exzenterrad aufweist. Weiterhin betrifft die
Erfindung eine entsprechende Riemenspanneinrichtung.
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Eine
derartige Riemenspannvorrichtung ist bekannt. Sie weist einen Exzenter
mit einem an dem Exzenter drehbar gelagerten Riemenspannrad auf, das
von einem Spannelement in eine Spannposition gedrängt wird.
Ist das Aggregat des Kraftfahrzeugs zum Beispiel ein Verbrennungsmotor,
so synchronisiert ein als Zahnriemen ausgebildeter Riemen eines Riementriebsystems
eine Kurbelwellenriemenscheibe mit mindestens einer Nockenwellenriemenscheibe.
Um eine kontinuierliche synchrone Momentübertragung zwischen den Riemenscheiben
zu ermöglichen
wird der Riemen durch Anpressen des Riemenspannrades auf Spannung
gehalten. Zusätzlich
zur dieser Hauptfunktion, eine Drehmomentübertragung zu gewährleisten,
hat die Riemenspannvorrichtung auch eine ausgleichende Funktion.
Durch die Kurbelwelle und die Nockenwelle werden im Betrieb des Verbrennungsmotors
zyklische Drehmomentänderungen
in das Riementriebsystem induziert. Diese Drehmomentänderungen
tragen zu Erregerkräften bei,
die wesentliche Änderungen
der Riemenspannung bei Systemresonanz innerhalb des Arbeitsbereichs
einleiten, mit dem Ergebnis, dass der Riemen Vibrationen ausgesetzt
ist, die von der Riemenspannvorrichtung ausgeglichen werden. In
der Spannposition spannt das Riemenspannrad den Riemen derart, dass
eine kontinuierliche synchrone Momentübertragung zwischen den Riemenscheiben
erfolgt und eine thermische Ausdehnung, eine Kontraktion oder eine
Vibration des Riemens unterdrückt wird.
Dazu bringt die Riemenspannvorrichtung eine Spannkraft auf, die
den Riemen des Riementriebsystems fest führt. Zur Montage oder einem
Wechsel des Riemens muss der Exzenter entgegen der Wirkung des Spannelements
in eine Montageposition verlagert werden, bei der keine Spannkraft
auf den Riemen ausgeübt
wird. Zur Verlagerung wird ein Verlagerungselement wie zum Beispiel
ein Hebel verwendet, der ein Verlagern des Spannrades von der Spannposition
in die Montageposition und ein anschließendes Halten in dieser Montageposition
ermöglicht.
Die
EP 0 478 267 B1 zeigt
eine Riemenspannvorrichtung zum Spannen eines Riemens eines Synchron-Riementriebsystems
eines Motors mit einem an einem Exzenter gelagerten Riemenspannrad,
wobei der Exzenter eine an einem Ge häuseteil drehbar gelagerte Armstruktur
aufweist, an der das Riemenspannrad (Spannriemenscheibe) drehbar
befestigt ist. Dabei übernimmt
die Armstruktur die Funktion des verschwenkbaren (drehbaren) Exzenterrads.
Da mittels einer derartigen Riemenspannvorrichtung eine Riemenmindestspannkraft
von etwa 300 Newton (N) aufgebracht wird, wird zur Verlagerung des
Exzenters in eine Montageposition zum Montieren beziehungsweise
Auswechseln des Riemens ein werkzeugartiges Verlagerungselement
benötigt,
mit dem eine entsprechende Gegenkraft aufgebracht werden kann. Ein
geeignetes Verlagerungselement ist zum Beispiel ein Hebel entsprechender Länge.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Riemenspannvorrichtung mit einem
an einen Exzenter gelagerten Riemenspannrad anzugeben, die ein leichtes Verlagern
und Halten des Exzenters und des Riemenspannrades ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass das Exzenterrad oder das Gehäuseteil
eine mit Abstand zu der Drehachse des Exzenterrads liegende Verzahnung
für den
Eingriff eines Verdrehwerkzeugs aufweist. In diese Verzahnung kann
das Verdrehwerkzeug mit seiner entsprechend geformten Kontur eingreifen,
um den Exzenter von einer durch ein Spannelement bestimmten Spannposition
in eine Montageposition zur Montage des Riemens zu verbringen. Das
Verdrehwerkzeug ist als separates Werkzeug, insbesondere als ein
gängiges
Standard-Verdrehwerkzeug, ausgebildet. Vorzugsweise weist das Verdrehwerkzeug
für den
Eingriff in die Verzahnung des Exzenterrades oder des Gehäuseteils eine
Gegenverzahnung auf. Zum Verdrehen des die Verzahnung aufweisenden
Exzenterrades stützt
sich das Verdrehwerkzeug an dem Gehäuseteil so ab, dass die Gegenverzahnung
des Verdrehwerkzeugs durch Verdrehen um seine Längsachse das Exzenterrad derart
verdreht, dass das Riemenspannrad (die Riemenspannrolle) von einer
Spannposition in eine Montageposition verbracht wird. Weist das
Gehäuseteil
die Verzahnung auf, so stützt
sich das Verdrehwerkzeug zum Verdrehen des Exzenterrades am Exzenterrad
selbst ab. Vorteilhafterweise ist die Verzahnung so ausgebildet,
dass ein handelsübliches,
bei der Mehrzahl aller Reparaturwerkstätten vorhandenes Werkzeug als
Verdrehwerkzeug genutzt werden kann. Da die Verzahnung des Exzenterrades
beziehungsweise des Gehäuseteils
mit einem Abstand zur Drehachse des Exzenterrades liegt, der größer ist,
als ein Radius des Verdrehwerkzeugs ergibt sich ein vorteilhaftes Übersetzungsverhältnis zwischen
der Rotation des Verdrehwerkzeugs und der Rotation des Exzenterrades.
Das Gehäuseteil
ist insbesondere ein Gehäuseteil
des Aggregats.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verzahnung
eine Torxverzahnung ist. Eine Torxverzahnung ist eine Verzahnung mit
einer wellenförmigen
Kontur, die beispielsweise von Torx-Schrauben und Torx-Schraubendrehern
bekannt ist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass das Gehäuseteil
eine Einführöffnung für das mit
Gegenverzahnung versehene Ende des Verdrehwerkzeuges zur Exzenterbetätigung aufweist.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Verdrehwerkzeug als
Steckschlüssel
ausgebildet ist. Unter einem Steckschlüssel ist im Zusammenhang mit
der erfindungsgemäßen Riemenspannvorrichtung
ein steckbar ausgebildetes Handdrehwerkzeug zu verstehen, das zumindest
bereichsweise an seinem Außenumfang
ein Zahnprofil mit der Gegenverzahnung aufweist. Wird der Steckschlüssel in
die Einführöffnung eingesteckt, so
greifen – bei
richtiger Ausrichtung – die
Verzahnung des Exzenterrades und die Gegenzahnung des Verdrehwerkzeugs
ineinander. Durch Verdrehen des Verdrehwerkzeugs in der Einführöffnung wird
das Exzenterrad gegenüber
dem Gehäuseteil
gedreht, wobei sich das Riemenspannrad zum Beispiel von der Spannposition
in die Montageposition verlagert.
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Alternativ
ist insbesondere Vorgesehen, dass das Exzenterrad eine Einführöffnung für das mit Gegenverzahnung
versehene Verdrehwerkzeug zur Exzenterbetätigung aufweist. Zum Verdrehen
des Exzenterrads wird das Verdrehwerkzeug, insbesondere das als
Steckschlüssel
ausgebildete Verdrehwerkzeug, in die Einführöffnung eingesteckt. Dabei greifen – bei richtiger
Ausrichtung – die
Verzahnung des Gehäuseteils
und die Gegenzahnung des Verdrehwerkzeugs ineinander. Durch Verdrehen
des Verdrehwerkzeugs in der Einführöffnung kann
das Exzenterrad gegenüber
dem Gehäuseteil
gedreht werden. Das eingesteckte Verdrehwerkzeug wird dabei zusätzlich zu
der Drehung um seine eigene Mittelachse auch mit dem Exzenterrad
um dessen Drehachse mitverdreht.
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Mit
Vorteil ist vorgesehen, dass die Gegenverzahnung eine Torxgegenverzahnung
ist. Weist auch die Gegenverzahnung eine wellenförmige Torxkontur auf, so greifen
Torxverzahnung und Torxgegenverzahnung so ineinander, dass keine
Verkantungen auftreten und ein Drehmoment vom Verdrehwerkzeug optimal
auf das Exzenterrad übertragen werden
kann. Weiterhin kann durch die Ausbildung der Verzahnung als Torxverzahnung
und der Gegenverzahnung des Verdrehwerkzeugs als Torxgegenverzahnung
vorteilhafterweise ein herkömmlicher Torx-Steckschlüssel (Torxschlüssel) zum
Verschwenken des Exzenters genutzt werden. Ein Torx-Steckschlüssel ist
ein handelsübliches,
bei der Mehrzahl aller Reparaturwerkstätten vorhandenes Werkzeug.
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Weiterhin
ist insbesondere vorgesehen, dass die Einführöffnung als Lageröffnung für das mit Gegenverzahnung
versehene Ende des Verdrehwerkzeugs ausgebildet ist. Durch die Lageröffnung im
Gehäuseteil
oder im Exzenterrad ist das eingesteckte Verdrehwerkzeug, insbesondere
der eingesteckte Steckschlüssel,
im Gehäuseteil
oder im Exzenterrad drehbar gelagert. Durch diese Lagerung kann
die Gegenverzahnung des Verdrehwerkzeugs positioniert in die Verzahnung
des Exzenterrads oder des Gehäuseteils
eingreifen, wodurch eine gute Drehmomentübertragung vom Verdrehwerkzeug
auf das Exzenterrad gewährleistet
ist.
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Mit
Vorteil weist die Riemenspannvorrichtung eine Spannfeder auf, die
das Exzenterrad in eine Spannposition drängt. Die Spannfeder ist dabei das
Spannelement, das das Riemenspannrad durch die Verlagerung des Exzenterrades
in die Spannposition so gegen den um Riemenscheiben geführten Riemen
drängt,
das dieser mit einem Spanndruck gespannt wird.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Riemenspannvorrichtung eine Exzenterstellungsfixiereinrichtung
aufweist. Wird das Exzenterrad mittels des Verdrehwerkzeugs, insbesondere
des als Steckschlüssel
ausgebildeten Verdrehwerkzeugs, in die Montageposition verlagert,
so kann der Exzenter mindestens in dieser Montageposition fixiert
werden. Dazu greift zum Beispiel ein Fixierelement am Exzenterrad
an oder in das Exzenterrad ein.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Exzenterrad als Sinterbauteil oder als Fließpressbauteil
ausgebildet ist. Durch die Ausbildung als Sinterbauteil oder Fließpressbauteil
wird die Anzahl der Bearbeitungsschritte gegenüber einer Herstellung des Exzenterrads
durch spanende Bearbeitung deutlich reduziert.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung eine Riemenspanneinrichtung. Es ist vorgesehen,
dass die Riemenspanneinrichtung eine vorstehend genannte Riemenspannvorrichtung
und ein vorstehend genanntes Verdrehwerkzeug aufweist.
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Die
Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels,
und zwar zeigen:
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1 einen
Teil eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Riemenspannvorrichtung,
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2 eine
Schnittdarstellung der Riemenspannvorrichtung der 1 entlang
der Schnittlinie L-L mit einem eingesteckten Verdrehwerkzeug und
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3 eine
Ansicht eines Exzenterrades der Riemenspannvorrichtung der 1.
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Die 1 zeigt
ein als Nockenwellenlagerbrille 1 ausgebildetes Gehäuseteil 2 eines
Aggregats 3, das als Verbrennungsmotor 4 eines
Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Die Nockenwellenlagerbrille 1 ist
an einer Seite des Verbrennungsmotors 4 im Endbereich von
zwei Nockenwellen 5, 6 angeordnet, die an ihren
Enden jeweils eine Riemenscheibe 7 aufweisen, wobei nur
die Riemenscheibe 7 der Nockenwelle 6 dargestellt
ist. Eine nicht dargestellte Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 4 treibt
die Riemenscheiben 7 der Nockenwellen 5, 6 mittels
eines als Steuerriemen 8 ausgebildeten Riemens 9 eines
Riementriebsystems 10 (Synchron-Riementriebsystems) an. Alternativ
zur Verwendung eines Riemens 9 kann auch ein anderes Endloszugmittel,
insbesondere biegeschlaffes Endloszugmittel, genutzt werden. Eine nicht
dargestellte Riemenscheibe der Kurbelwelle wird von einer Schlaufe 11 des
Riemens 9 umschlungen. Um eine zur Drehung der Kurbelwelle
synchrone Drehung der Nockenwellen 5, 6 zu erreichen,
ist der Riemen 9 auf seiner Innenseite 12 mit
Zähnen 13 versehen,
die in Gegenverzahnungen der Riemenscheiben 7 der Nockenwellen 5, 6 und
der nicht dargestellten Riemenscheibe der Kurbelwelle eingreifen.
Um den Riemen 9 des Riementriebsystems 10 permanent
auf Spannung zu halten, weist das Aggregat 4 eine Riemenspannvorrichtung 14 zum
Spannen des Riemens 9 auf. Diese Riemenspannvorrichtung 14 besteht
aus einem an dem als Nockenwellenlagerbrille 1 ausgebildeten
Gehäuseteil 2 drehbar
gelagerten Exzenterrad 15, das in einer entsprechenden Aussparung
des Gehäuseteils 2 um
die Drehachse 16 drehbar gelagert ist. Das Exzenterrad 15 ist
in den 2 und 3 dargestellt. Exzentrisch zu
dieser Drehachse 16 weist das Exzenterrad 15 eine
Aufnahme (Aufnahmeöffnung) 17 für eine als
Hohlwelle 18 ausgebildete Welle 19 eines Riemenspannrads 20 auf.
Die Welle 19 ist in der Aufnahme 17 um die Drehachse 21 drehbar
gelagert, wobei die Aufnahme 17 und mit ihr die Drehachse 21 ihrerseits
um die Drehachse 16 verdrehbar ist. Das Exzenterrad 15 ist über eine
in 2 dargestellte, als Schraubendrehfeder 22 ausgebildete
Spannfeder 23 mit dem das Exzenterrad 15 umgebenden
Gehäuseteil 2 federnd
verbunden. Dazu greift ein Ende der Spannfeder 23 in das
Exzenterrad 15 und das andere Ende der Spannfeder 23 in
das Gehäuseteil 2.
Die als Schraubendrehfeder 22 ausgebildete Spannfeder 23 erzeugt bei
einem Verdrehen/Verschwenken des Riemenspannrades 20 eine
Rückstellkraft
in Richtung einer Spannposition des Riemenspannrades 20.
Das Gehäuseteil 2 weist
eine Einführöffnung 24 für ein in 2 dargestelltes
Verdrehwerkzeug 25 zur Exzenterbetätigung auf.
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Die 2 zeigt
eine Schnittdarstellung der Riemenspannvorrichtung 14 entlang
der Schnittlinie L-L der 1. Das Exzenterrad 15 stützt sich
mit seiner Stirnseite 26 an einer umfänglichen Kante 27 des Gehäuseteils 2 ab
und ist an seiner Mantelfläche 28 von
einer hülsenförmigen Lagerbrücke 29 des
Gehäuseteils 2 umgeben.
Die Lagerbrücke 29 ist
von der Schraubendrehfeder 22 umgeben, die das Exzenterrad 15 in
eine Spannposition drängt.
Das Exzenterrad 15 weist an seiner Stirnseite 26 eine
Ausnehmung 30 mit einer randseitigen, Verzahnung 31 auf,
in die eine Gegenverzahnung 32 am Ende 34 des
als Steckschlüssel 34 ausgebildeten
Verdrehwerkzeugs 25 eingreift. Die Einführöffnung 24 ist als Lageröffnung 35 für das mit
der Gegenverzahnung 32 ausgebildete Ende 33 des
Verdrehwerkzeugs 25 ausgebildet, die eine präzise Lagerung
des Verdrehwerkzeugs 25 gewährleistet. Riemenspannvorrichtung 14 und
Verdrehwerkzeug 25 bilden eine Riemenspanneinrichtung 36,
die in 2 vollständig dargestellt
ist.
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Die 3 zeigt
das Exzenterrad 15 der erfindungsgemäßen Riemenspannvorrichtung 14 nach dem
Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 mit der zur Drehachse 16 des
Exzenterrads 15 exzentrisch angeordneten Aufnahme 17 und
der Ausnehmung 30 mit der Verzahnung 31. Die Aufnahme 17 erstreckt
sich axial parallel zur Drehachse 16 durch das Exzenterrad 15 und
dient zur Aufnahme der Welle 19 des Riemenspannrads 20 mit
der um die Drehachse 16 verschwenkbaren/verdrehbaren Drehachse 21.
Die Ausnehmung 30 weist an ihrer radial außen liegenden
Seite 37 eine dem Umfangsverlauf des Exzenterrads 15 koaxial
folgenden Bogenbereich 38 auf, der die als Torxverzahnung 39 ausgebildete
Verzahnung 31 aufweist. Die Verzahnung 31 hat somit
einen konstanten Abstand A zur Drehachse 16 des Exzenterrads 15.
Die Ausnehmung 30 ist dabei so dimensioniert, dass das
Verdrehwerkzeug 25 mit seinem mit Gegenverzahnung 32 versehenen
Ende 33 in die Verzahnung 31 eingreifen kann.
Die Gegenverzahnung 32 ist bei einer Torxverzahnung 39 vorteilhafterweise
als Torxgegenverzahnung 40 ausgebildet. Das Verdrehwerkzeug
ist dabei insbesondere ein handelsüblicher Torx-Steckschlüssel (Torxschlüssel) 41.
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Es
ergibt sich folgende Funktion der gezeigten Riemenspanneinrichtung 36:
Zum Verlagern des Riemenspannrads 20 von einer Spannposition
in eine andere Position, wie zum Beispiel die Montageposition zur
Montage des Riemens 9, wird das Verdrehwerkzeug 25 in
die Einführöffnung 24 eingesteckt,
sodass Verzahnung 31 und Gegenverzahnung 32 ineinander
greifen. Anschließend
wird durch Drehen des Verdrehwerkzeugs 25 in der Lageröffnung 35 das
Exzenterrad 15 soweit verdreht, bis das Riemenspannrad 20 in
der gewünschten
Position ist. Danach kann das Exzenterrad 15 durch eine
nicht dargestellte Exzenterstellungsfixierungseinrichtung in dieser
Position fixiert werden. Dazu greift zum Beispiel ein stiftförmiges Element
durch eine Öffnung
im Gehäuseteil 2 in
eine weitere exzentrisch zur Drehachse 16 angeordnete Ausnehmung
im Exzenterrad 15. Das stiftförmige Element stützt sich
in der Öffnung
und der Ausnehmung ab und fixiert somit das Exzenterrad 15.
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Alternativ
zu der gezeigten Anordnung mit einer Verzahnung 31 im Exzenterrad 15 und
einer Einführöffnung 24 im
Gehäuseteil 2 weist
das Gehäuseteil 2 eine
mit Abstand A zu der Drehachse 16 des Exzenterrads 15 liegende
Verzahnung 31 und das Exzenterrad 15 eine Lageröffnung für den Eingriff
des Verdrehwerkzeugs 25 auf. Bei einer Schnittdarstellung
dieses nicht dargestellten Ausführungsbeispiels entsprechend 2 würde das
Verdrehwerkzeug „von
rechts" so weit
in eine Einführöffnung des
Exzenterrades 15 eingeführt,
dass es das Exzenterrad 15 durchgreift. Auf der gegenüberliegenden
Seite greifen die Verzahnung 31 des Gehäuseteils 2 und Gegenverzahnung 32 des
Verdrehwerkzeugs 25 ineinander. Durch Verdrehen des Verdrehwerkzeugs 25 wird
das Exzenterrad 15 verdreht. Dabei dreht sich das Verdrehwerkzeug 25 sowohl
um seine eigene Mittelachse, als auch um die Drehachse 16 des Exzenterrades 15.
Das Riemenspannrad 20 ist bei diesem Ausführungsbeispiel
mit Vorteil als Speichenrad ausgeführt und ermöglicht in den meisten Stellungen
ein Einführen
des Verdrehwerkzeugs 25.
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Die
Lagerungen des Exzenterrads 15 in der Lagerbrücke 29 des
Gehäuseteils 2 und
des Riemenspannrads 20 in der Aufnahme 17 des
Exzenterrads 15 sind insbesondere Gleitlager.
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- 1
- Nockenwellenlagerbrille
- 2
- Gehäuseteil
- 3
- Aggregat
- 4
- Verbrennungsmotor
- 5
- Nockenwelle
- 6
- Nockenwelle
- 7
- Riemenscheibe
- 8
- Steuerriemen
- 9
- Riemen
- 10
- Riementriebsystem
- 11
- Schlaufe
- 12
- Innenseite
- 13
- Zahn
- 14
- Riemenspannvorrichtung
- 15
- Exzenterrad
- 16
- Drehachse
- 17
- Aufnahme
- 18
- Hohlwelle
- 19
- Welle
- 20
- Riemenspannrad
- 21
- Drehachse
- 22
- Schraubendrehfeder
- 23
- Spannfeder
- 24
- Einführöffnung
- 25
- Verdrehwerkzeug
- 26
- Stirnseite
- 27
- Kante
- 28
- Mantelfläche
- 29
- Lagerbrücke
- 30
- Ausnehmung
- 31
- Verzahnung
- 32
- Gegenverzahnung
- 33
- Ende
- 34
- Steckschlüssel
- 35
- Lageröffnung
- 36
- Riemenspanneinrichtung
- 37
- Seite
- 38
- Bogenbereich
- 39
- Torxverzahnung
- 40
- Torxgegenverzahnung
- 41
- Torx-Steckschlüssel
- A
- Abstand