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Die
Erfindung betrifft eine Drehmomentstütze zur axial und
radial federnden, aber drehmomentsteifen Befestigung des Gehäuses
eine Drehgebers an dem Lüftungsgitter eines Elektromotors
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Drehgeber
werden vielfach dazu verwendet, winkelabhängige Größen
der rotierenden Welle eines Elektromotors zu messen, z. B. um den
Elektromotor für einen Servoantrieb zu steuern. Die Eingangswelle des
Drehgebers wird dabei starr mit der Welle des Elektromotors gekoppelt.
Das Gehäuse des Drehgebers wird mit dem Gehäuse
des Elektromotors gekoppelt. Um Fluchtungsfehler aufzunehmen, werden Drehmomentstützen
verwendet, die eine radiale und axiale federnde Bewegung des Gehäuses
des Drehgebers gegenüber dem Gehäuse des Elektromotors zulassen,
jedoch eine drehmomentsteife Verbindung bewirken.
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Aus
der
DE 299 20 785
U1 ist eine solche Drehmomentstütze der eingangs
genannten Gattung bekannt. Die Drehmomentstütze weist einen
Streifen aus einem federelastischen Metall auf, dessen erstes Ende
an dem Gehäuse des Drehgebers befestigt ist und der von
diesem Gehäuse in Bezug zur Rotationsachse des Drehgebers
radial absteht. Das zweite Ende des Streifens ist über
Spreizdübel in dem Lüftungsgitter des Elektromotors
klemmbar. Der Streifen ist in Bezug zur Rotationsachse des Drehgebers
in axialer Richtung elastisch federnd verbiegbar und weist eine
bügelförmige Krümmung auf, die eine elastisch
federnde radiale Verformung zulässt. Um das zweite Ende
an dem Lüftungsgitter festzulegen, müssen die
Spreizdübel in das Lüftungsgitter eingesetzt werden
und Spreizschrauben müssen durch das zweite Ende in die
Spreizdübel eingedreht werden. Die Drehmomentstütze
benötigt somit zahlreiche Einzelteile, die die Herstellung
und die Montage aufwändig machen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehmomentstütze
zu schaffen, die aus einer möglichst geringen Anzahl von
Einzelteilen besteht und einfach und zuverlässig montiert
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Drehmomentstütze mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte
Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Der
wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, als Drehmomentstütze
wenigstens einen Streifen aus einem federelastischen Material zu
verwenden, der mit seinem ersten Ende an dem Gehäuse des
Drehgebers befestigt ist und der mit seinem zweiten Ende an dem
Lüftungsgitter des Elektromotors festlegbar ist. Der Streifen
ist so radial und axial gebogen, dass er radial und axial federnd
verformbar ist, in Rotationsrichtung des Drehgebers jedoch unverbiegbar
ist. Der Streifen kann somit radiale und axiale Bewegungen des Gehäuses
des Drehgebers aufnehmen, verbindet dieses Gehäuse jedoch
drehmomentsteif mit dem Lüftungsgitter und damit dem Gehäuse
des Elektromotors. Bei der Montage des Drehgebers wird der Streifen
elastisch so vorgespannt, dass sein zweites Ende unter einer axialen Federkraft
des vorgespannten Streifens gegen die Fläche des Lüftungsgitters
gedrückt wird. An diesem zweiten Ende ist wenigstens ein
Vorsprung ausgebildet, der durch diese axiale Federkraft in die
Rasteröffnungen des Lüftungsgitters gedrückt
wird, wobei der Vorsprung keilförmig ausgebildet ist, so
dass er sich in den Rasteröffnungen des Lüftungsgitters
zumindest in der Drehrichtung spielfrei festklemmt.
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Die
Drehmomentstütze besteht somit nur aus einem einzigen Streifen
z. B. aus Metall, der an dem Gehäuse des Drehgebers befestigt
wird. Bei der Montage des Drehgebers klemmt sich der Streifen der
Drehmomentstütze selbsttätig in dem Lüftungsgitter
fest und verbindet sich dadurch drehmomentfest mit dem Lüftungsgitter.
Zur Befestigung des Streifens an dem Lüftungsgitter werden
keine zusätzlichen Befestigungselemente benötigt
und es sind keine zusätzlichen Montageschritte zur Festlegung des
Streifens an dem Lüftungsgitter erforderlich. Die Drehmomentstütze
kann somit kostengünstig hergestellt werden und vereinfacht
und rationalisiert die Montage des Drehgebers.
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In
der einfachsten Ausführung genügt ein Streifen
aus dem federelastischen Material als Drehmomentstütze.
Gegebenenfalls können auch zwei solche Streifen verwendet
werden, die in Bezug auf die Rotationsachse des Drehgebers diametral
zueinander angeordnet sind, oder drei solcher Streifen, die dann
jeweils um 120° gegeneinander versetzt angeordnet sind.
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In
einer vorteilhaften Ausführung ist der Streifen U-förmig
gebogen, wobei ein Schenkel an dem Gehäuse des Drehgebers
befestigt wird, während der andere Schenkel sich an dem
Lüftungsgitter anlegt. Die beiden Schenkel sind so auseinander-
gespreizt, dass sie bei der Montage des Drehgebers elastisch zusammengedrückt
werden, wodurch die Vorspannung erzeugt wird, die den das zweite
Ende bildenden Schenkel mit einer axialen Federkraft gegen das Lüftungsgitter
drückt und den keilförmigen Vorsprung in die Rasteröffnungen
des Lüftungsgitters drückt. Die U-förmige
Ausbildung des Streifens ermöglicht eine platzsparende
Anordnung der Drehmomentstütze, da diese axial zwischen
dem Gehäuse des Drehgebers und dem Lüftungsgitter
des Elektromotors angeordnet werden kann und nicht oder nur wenig
radial über die Außenkontur des Gehäuses des
Drehgebers hinausragen muss. Besonders günstig ist es dabei
wenn die Schenkel des U-förmig gebogenen Streifens in Bezug
auf die Rotationsachse des Drehgebers radial nach außen
gerichtet sind. Prinzipiell wäre aber eine Ausrichtung
nach innen auch denkbar.
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Die
an dem zweiten Ende des Streifens ausgebildeten Vorsprünge
können unterschiedlich gestaltet sein. Vorteilhaft ist
es, wenn diese Vorsprünge einstückig an dem Streifen
angeformt sind, da hierdurch die Herstellungskosten minimiert werden
können. Die Vorsprünge ragen im Wesentlichen senkrecht
von dem zweiten Ende des Streifens ab, so dass sie bei der Montage
gegen das Lüftungsgitter des Elektromotors gerichtet sind
und im Wesentlichen senkrecht zur Ebene des Lüftungsgitters
in die Rasteröffnungen eindringen. Wesentlich ist, dass
die Vorsprünge in ihrer Breite in Rotationsrichtung des Drehgebers,
d. h. in der Tangentialrichtung eine Breite aufweisen, die auf die
Abmessungen der Rasteröffnungen des Lüftungsgitters
in dieser Richtung abgestimmt ist und sich gegen das eindringende
freie Ende der Vorsprünge keilförmig verringert.
Die Vorsprünge können sich auf diese Weise in
den Rasteröffnungen verkeilen und das zweite Ende des Streifens
zumindest in Bezug auf die Rotationsrichtung, d. h. tangential zum
Umfang des Drehgebergehäuses spielfrei an dem Lüftungsgitter
fixieren.
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In
einer einfachen Ausführung werden die Vorsprünge
durch aus dem zweiten Ende abgebogene Laschen gebildet. Diese Laschen
können aus der Fläche des Streifens ausgestanzt
sein. Vorzugsweise werden die Laschen durch den abgebogenen Endrand
des Streifens gebildet. Die Lasche kann dabei in ihrer Breite der
lichten Innenbreite einer Rasteröffnung entsprechen, so
dass sich die Lasche mit ihren keilförmig ausgebildeten
Kanten an den beiden Rändern der Rasteröffnung
verkeilt. Weist der Streifen eine größere Breite
auf, was im Hinblick auf die Drehmomentsteifigkeit von Vorteil sein
kann, so kann der Vorsprung auch in zwei oder mehr nebeneinander
liegende Rasteröffnungen eindringen. Die keilförmig
ausgebildeten äußeren Kanten der Lasche verklemmen
sich dann an den entsprechenden Innenrändern der jeweils äußeren
Rasteröffnungen. Um das Eindringen der Lasche in mehrere
Rasteröffnungen zu ermöglichen, weist die Lasche
in diesem Falle eine entsprechende Anzahl von Aussparungsschlitzen
auf, die die zwischen den Rasteröffnungen liegenden Rasterstege
aufnimmt.
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In
einer anderen Ausführung sind die Vorsprünge als
aus der Fläche des zweiten Ende des Streifens durch Tiefziehen
herausgedrückte zylindrische Ränder ausgebildet,
deren äußere Mantelfläche sich gegen
das freie Ende des Randes hin keilförmig verringert. Der
Außendurchmesser des zylindrischen Randes ist so bestimmt,
dass sich dieser an den Innenrändern der Rasteröffnung
anlegt und an diesen Innenrändern verkeilt. Dies ist insbesondere
bei quadratischen Rasteröffnungen vorteilhaft. Überdeckt die
Breite des Streifens mehrere Rasteröffnungen, so können
entsprechend zwei oder mehr Vorsprünge in Form von zylindrischen
Rändern vorgesehen werden. Um eventuelle Maßtoleranzen
im Abstand der Vorsprünge oder im Raster des Lüftungsgitters
ausgleichen zu können, kann dabei die Lasche zwischen den
Vorsprüngen geschlitzt sein, so dass sich der Abstand der
Vorsprünge in der Rotationsrichtung soweit verformen kann,
dass solche Maßtoleranzen aufgenommen werden können.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen
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1 und 2 zwei
Ansichten einer Drehmomentstütze in einer ersten Ausführung,
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3 den
montierten Drehgeber mit der Drehmomentstütze in dieser
ersten Ausführung,
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4 und 5 zwei
Ansichten der Drehmomentstütze in einer zweiten Ausführung,
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6 den
montierten Drehgeber mit der Drehmomentstütze in dieser
zweiten Ausführung und
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7 eine
abgewandelte Ausführung der Drehmomentstütze der 1.
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Wie
in den 3 und 6 gezeigt ist, wird ein Drehgeber 10 an
einem Elektromotor montiert. Die Eingangswelle 12 des Drehgebers 10 wird
starr mit der Welle 14 des Elektromotors gekuppelt. Das Gehäuse 16 des
Drehgebers 10 wird mittels einer nachfolgend beschriebenen
Drehmomentstütze 18 an einem Lüftungsgitter 20 festgelegt,
welches in dem Gehäuse 22 des Elektromotors ausgebildet
ist. Das Lüftungsgitter 20 besteht aus einem Raster
von Rasteröffnungen 22, die beispielsweise quadratischen
Querschnitt haben.
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In
den 1 bis 3 ist eine erste Ausführung
der Drehmomentstütze 18 gezeigt.
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Die
Drehmomentstütze 18 ist einstückig aus einem
Streifen eines federelastischen Materials geformt, insbesondere
aus einem Blech aus einem federelastischen Me tall durch Stanzen
und Biegen hergestellt. Alternativ kann die Drehmomentstütze 18 auch
aus Kunststoff oder einem anderen federelastischen Material bestehen.
Metall hat jedoch eine hohe Stabilität. Die Breite des
Streifens ist so gewählt, dass ein Verbiegen des Streifens
in der Ebene des Bleches nicht möglich ist. Senkrecht zur
Ebene des Bleches ist eine elastisch federnde Verformung möglich.
Der Streifen der Drehmomentstütze 18 weist ein erstes
Ende 24 und ein zweites Ende 26 auf. Der Streifen
ist U-förmig gebogen, so dass sein erstes Ende 24 einen
ersten Schenkel und sein zweites Ende 26 einen zweiten
Schenkel bilden. In dem ersten Ende 24 sind Bohrungen 28 ausgebildet,
die dazu dienen, das erste Ende 24 auf Positionierzapfen
an der Stirnfläche des Gehäuses 16 des
Drehgebers zu positionieren. Eine Senkbohrung 30 dient
zur Aufnahme einer Senkschraube, mit welcher das Ende 24 an
dem Gehäuse 16 des Drehgebers angeschraubt wird.
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Der
freie Endrand des zweiten Endes 26 ist in Form einer Lasche 32 abgebogen
und ragt in der von dem ersten Ende 24 abgewandten Richtung senkrecht
von dem zweiten Ende 26 ab. Die beiden Seitenkanten 34 der
Lasche 32 sind so abgeschrägt, dass sich die Breite
der Lasche 32 von ihrem Ansatz an dem zweiten Ende 26 gegen
ihr freies Ende hin leicht keilförmig verringert. Die beiden
Seitenkanten 34 sind eingebördelt, um eine glatte äußere
Gleitfläche zu bilden. Die Breite der Lasche 32,
d. h. der Abstand der Seitenkanten 34 entspricht dem lichten
Abstand der voneinander abgewandten Innenkanten zweier nebeneinander
liegender Rasteröffnungen 22 des Lüftungsgitters 20.
In der Mitte der Lasche 32 ist ein Aussparungsschlitz 36 vorgesehen,
der sich über die gesamte Länge der Lasche 32 erstreckt.
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Bei
der Montage des Drehgebers 10 wird zunächst die
Drehmomentstütze 18 an dem Drehgeber 10 befestigt.
Hierzu wird das erste Ende 24 mittels der Bohrungen 28 und
der Senkschraube an der Stirnfläche des Gehäuses 16 des
Drehgebers 10 positioniert und angeschraubt oder in sonstiger
Weise befestigt. Die U-förmige Biegung des Streifens der Drehmomentstütze 18 ist
so gewählt, dass in dem in 1 gezeigten
entspannten Zustand der Drehmomentstütze 18 die
beiden durch das erste Ende 24 bzw. das zweite Ende 26 gebildeten
Schenkel spitzwinklig auseinandergespreizt sind. Der Drehgeber 10 wird
dann an dem Elektromotor montiert, wozu die Eingangswelle 12 des
Drehgebers 10 axial auf der Welle 14 des Elektromotors positioniert
und mit dieser Welle 14 starr verbunden wird. In dieser
axialen Position des Drehgebers 10 bezüglich des
Elektromotors ist der axiale Abstand zwischen der Stirnfläche
des Gehäuses 16 des Drehgebers 10 und
dem Lüftungsgitter 20 des Elektromotors kleiner
als der Abstand der Enden 24 und 26 der Drehmomentstütze 18.
Der durch das zweite Ende 26 gebildete Schenkel der Drehmomentstütze
wird daher gegen den an dem Gehäuse 16 des Drehgebers
befestigten durch das erste Ende 24 gebildeten Schenkel
gedrückt, wie dies in 2 durch
den Doppelpfeil A angezeigt ist. Durch diese elastische Verformung
erhält die Drehmomentstütze 18 eine Vorspannung,
durch welche das zweite Ende 26 mit einer in 3 durch
den Pfeil F angedeuteten axial gerichteten Federkraft gegen das
Lüftungsgitter 20 gedrückt wird. Dabei
greift die Lasche 32 in zwei benachbarte Rasteröffnungen 22 des
Lüftungsgitters 20 ein. Auf Grund der Breite der Lasche 32 und
der keilförmigen Abschrägung ihrer Seitenkanten 34 wird
die Lasche 32 durch diese axiale Federkraft F soweit in
die Rasteröffnungen 22 eingedrückt, bis
sich die Seitenkanten 34 spielfrei an den Innenrändern
der Rasteröffnungen 22 festklemmen. Der zwischen
den beiden Rasteröffnungen 22 liegende Rastersteg
wird dabei mit Spiel in dem Aussparungsschlitz 36 der Lasche 32 aufgenommen,
wie dies in 3 zu sehen ist.
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Die
Drehmomentstütze 18 ist an dem Gehäuse 16 des
Drehgebers so befestigt, dass die Schenkel des ersten Endes 24 und
des zweiten Endes 26 in Bezug auf die Rotationsachse des
Drehgebers 10 radial verlaufen und der Scheitelpunkt der U-förmigen
Krümmung nach innen oder außen gegen die Eingangswelle 12 des
Drehgebers hin gerichtet ist. Damit befindet sich die Drehmomentstütze 18 nahezu
vollständig in dem Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 16 des
Drehgebers 10 und dem Lüftungsgitter 20 und
innerhalb der Außenkontur des Gehäuses 16.
Durch die vorspringende Lasche 32 ist die Drehmomentstütze 18 in
Rotationsrichtung, d. h. in der Tangentialrichtung des Drehgebers 10 spielfrei in
dem Lüftungsgitter 20 fixiert. Das Gehäuse 16 des Drehgebers 10 ist
somit drehmomentsteif an dem Lüftungsgitter 20 festgelegt,
während der U-förmig gebogene Streifen aus dem
elastisch federnden Metall eine axiale und radiale Ausgleichsbewegung
des Gehäuses 16 des Drehgebers in Bezug auf das
Gehäuse des Elektromotors mit dem Lüftungsgitter 20 zulässt.
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In
den 4 bis 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel
der Drehmomentstütze 18 gezeigt. Soweit dieses
Ausführungsbeispiel mit dem ersten Ausführungsbeispiel
der 1 bis 3 übereinstimmt, sind
die gleichen Bezugszeichen verwendet und auf die vorangehende Beschreibung
des ersten Ausführungsbeispiels wird Bezug genommen.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten
Ausführungsbeispiel nur in der Ausbildung der Vorsprünge
des das zweite Ende 26 bildenden Schenkels der Drehmomentstütze 18. Wie
die 4 und 5 zeigen, sind in dem freien Ende
des zweiten Endes 26 nebeneinander zwei kreisförmige
Durchbrüche ausgestanzt, deren Rand 38 jeweils
aus der Ebene des zweiten Endes 26 herausgedrückt
ist und zylindrisch in der von dem ersten Ende 24 abgewandten
Richtung von dem zweiten Ende 26 vorspringt. Der Durchmesser
der ausgestanzten Durchbrüche ist so gewählt,
dass der Außenumfang der Ränder 38 dem
lichten Innenquerschnitt der Rasteröffnungen 22 entspricht.
Der Außenumfang der Ränder 38 verringert
sich dabei im Durchmesser geringfügig keilförmig
gegen das freie Ende der Ränder 38 hin. Der Abstand
der ausgestanzten Durchbrüche entspricht dem Rasterabstand der
Rasteröffnungen 22 des Lüftungsgitters.
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Wie
aus 6 ersichtlich ist, greifen bei der Montage des
Drehgebers 10 die durch die Ränder 38 gebildeten
Vorsprünge jeweils in zwei benachbarte Rasteröffnungen 22 des
Lüftungsgitters 20 und werden aufgrund der keilförmigen
Abschrägung ihres Außenumfangs und der axial wirkenden
Federkraft F in die Rasteröffnungen 22 eingepresst
und verklemmen sich keilförmig in diesen Rasteröffnungen 22.
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Um
eventuelle Maßtoleranzen in der Anordnung der Ränder 38 und
in der Anordnung der Rasteröffnungen 22 auszugleichen,
ist das zweite Ende 26 zwischen den vorspringenden Rändern 38 axial geschlitzt.
Der Schlitz 40 erlaubt eine geringfügige gegenseitige
Bewegung der Ränder 38, so dass ihr Abstand sich
entsprechend eventueller Maßtoleranzen geringfügig ändern
kann.
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Weist
die Drehmomentstütze zwei oder drei federelastische Streifen
auf, so können diese in der Weise ausgebildet sein, wie
dies in den 1 und 2 bzw. den 4 und 5 gezeigt
ist. Die Streifen sind dabei jeweils separat mit ihren ersten Enden 24 an
dem Gehäuse 16 des Drehgebers befestigt.
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Vorteilhaft
ist es jedoch, wenn die zwei oder mehr Streifen einstückig
an einer gemeinsamen Kreisscheibe 42 angeformt sind, wie
dies in 7 gezeigt ist. Die Kreisscheibe 42 mit
den Streifen kann dabei als ein einziges Stanz-Biege-Teil hergestellt werden.
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Die
Kreisscheibe 42 weist dabei Bohrungen 44 auf,
die zur Befestigung am Gehäuse 16 des Drehgebers
dienen. Eine Drehmomentstütze mit zwei oder drei Streifen
hat den Vorteil, dass der Federdruck der Streifen nicht asymmetrisch
auf das Lager des Drehgebers 10 wirkt. Die Befestigung
mittels einer Kreisscheibe 42 kann außerdem bei
kleinen Durchmessern des Drehgebers 10 von Vorteil sein, selbst
wenn nur ein Streifen an der Kreisscheibe 42 angeformt
ist.
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- 10
- Drehgeber
- 12
- Eingangswelle
des Drehgebers
- 14
- Welle
des Elektromotors
- 16
- Gehäuse
des Drehgebers
- 18
- Drehmomentstütze
- 20
- Lüftungsgitter
- 22
- Rasteröffnungen
- 24
- erstes
Ende
- 26
- zweites
Ende
- 28
- Bohrungen
- 30
- Senkbohrung
- 32
- Lasche
- 34
- Seitenkanten
- 36
- Aussparungsschlitz
- 38
- Rand
- 40
- Schlitz
- 42
- Kreisscheibe
- 44
- Bohrungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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