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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 um eine Drehachse drehbar gelagertes Exzenterrad und das Exzenterrad exzentrisch zu der Drehachse eine Aufnahme für eine Welle des Riemenspannrads 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.
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Die
EP 0 478 267 81 zeigt eine Riemenspannvorrichtung zum Spannen eines Riemens eines Synchron-Riementriebsystems eines Motors mit einem Riemenspannrad, wobei eine an einem Gehäuseteil drehbar gelagerte Armstruktur vorgesehen ist, an der das Riemenspannrad (Spannriemenscheibe) drehbar befestigt ist. 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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Weiterhin zeigen die
DE 10 2005 018 849 A1 eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb und die
WO 2007/053319 A1 eine Spanneinrichtung.
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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 Exzenterrades liegende Verzahnung für den Eingriff eines Verdrehwerkzeugs aufweist und eine Einführöffnung des Gehäuseteils als Lageröffnung für das eine Gegenverzahnung aufweisende Verdrehwerkzeug ausgebildet ist. 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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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 Exzenterrades 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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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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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 Exzenterrades 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 Exzenterrades 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 in der 1 angedeuteten Schnittlinie 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 in der 1 angedeuteten Schnittlinie. 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 Exzenterrades 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 Exzenterrades 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 Exzenterrades 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 Exzenterrades 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 Exzenterrades 15 in der Lagerbrücke 29 des Gehäuseteils 2 und des Riemenspannrads 20 in der Aufnahme 17 des Exzenterrades 15 sind insbesondere Gleitlager.
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Bezugszeichenliste
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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
