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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs
1 entsprechenden Art. Eine solche Walze mit einer zur Abteilung
einer zwischen der Hohlwalze und dem Querhaupt gebildeten Längskammer
dienenden, am Querhaupt angebrachten Dichtungsanordnung, die an
den einander gegenüberliegenden
Enden der Längskammern
vorgesehene Endquerdichtungen sowie längs des Querhaupts und der
Hohlwalze auf beiden Seiten der Wirkebene der Walze sich erstreckende
Längsdichtungen
umfasst, ist aus der
DE
31 28 140 C2 bekannt. Sie entspricht bis auf Details der
Dichtungsausbildung der normalen Ausführungsform der so genannten
schwimmenden Walze. Der Antrieb der derartigen Walze erfolgt oft über ein
an der Hohlwalze angeordnetes Abtriebsrad und ein mit dem Abtriebsrad
wirkverbundenes Antriebsrad. Nachteilig bei derartigen Walzen ist,
dass das Antriebsrad bei der sich im Betrieb befindlichen Walze
oft gegenüber dem
Abtriebsrad verschränkt
ist.
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Aus
der
DE 30 38 587 A1 ist
eine Möglichkeit dargebracht,
mit der Hohlwalzen mit steuerbarer Durchbiegung ohne Verspannung
des Antriebsstrangs angetrieben werden können. Es ist ein Walzenantrieb
offenbart, dessen Welle durch den hohlen Zapfen des Querhauptes
in die Walze geführt
ist. Um Verschränkungen
tolerieren zu können,
sind die Zahnkämme
eines Zahnrades bogenförmig
ausgeführt.
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Bei
der
DE 33 30 204 C2 ist
ein Walzenantrieb gezeigt, dessen kämmende Zahnräder pendelnd
gelagert sind.
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Die
US 3,678,775 zeigt wiederum
einen durch das hohle Ende des Querhauptzapfens verlaufenden Antrieb.
Er weist eine Verschränkungen
tolerierende Kupplung auf.
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Bei
vielen durchbiegesteuerbaren Walzen ist der Antrieb derart ausgestaltet,
dass sich das Antriebsrad mit den Endbereichen des Querhaupts mit verlagert.
Bei dieser Ausgestaltung wird diese Verschränkung von Antriebs und Abtriebsrad
insbesondere durch das Durchbiegen des Querhaupts bei Belastung
der Walze (etwa durch eine Gegenwalze und eine durch den Walzenspalt
geführte
Warenbahn) hervorgerufen.
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Mit
dem Begriff „Biegewinkel α” wird im
Rahmen dieser Druckschrift der Winkel bezeichnet, um den sich das
Querhaupt im Bereich der Lagerung der Enden der Hohlwalze auf dem
Querhaupt bei belasteter Walze durchbiegt, also die Neigung des
Querhaupts in diesem Bereich.
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Durch
die Verschränkung
sind das Antriebsrad und das Abtriebsrad nicht mehr in einer Ebene angeordnet.
Sie fluchten nicht mehr zueinander. Hieraus folgt ein erhöhter Verschleiß des Antriebs.
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Die
Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine derartige Walze
ohne diesen Nachteil zuschaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Walze gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Walze
handelt es sich um eine durchbiegungssteuerbare Walze. Sie weist
eine den arbeitenden Walzenumfang bildende umlaufende Hohlwalze
auf. Es ist ein feststehendes Querhaupt vorgesehen, welches die
Hohlwalze der Länge
nach durchgreift und ringsherum Abstand zum Innenumfang der Hohlwalze
belässt.
Auf das Querhaupt sind an den aus der Hohlwalze hervorragenden Enden äußere Kräfte aufbringbar.
Die Walze umfasst eine am Querhaupt vorgesehene hydraulischen Einrichtung
zur Abstützung
der Hohlwalze am Querhaupt und ein an jedem Ende der Hohlwalze angeordnetes
Lager, auf welchem die Hohlwalze gegenüber dem Querhaupt drehbar abgestützt ist.
Es ist ein Antrieb mit einem Antriebsrad und mit einem mit der Hohlwalze
verbundenem Abtriebsrad vorgesehen. Das Antriebsrad ist nicht koaxial
zu der benachbarten Achse des Querhaupts angeordnet, sondern es
ist um einen Gegenwinkel β gegenüber der
benachbarten Achse des Querhaupts verdreht angeordnet. Der Gegenwinkel β ist entgegen
eines Biegewinkels α orientiert,
um den sich das Querhaupt im Bereich der Lagerung der Enden der
Hohlwalze auf dem Querhaupt bei Belastung der Walze durchbiegt.
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Betrachtet
man beispielsweise das linke Ende einer zumindest im Wesentlichen
horizontal angeordneten Walze, dann ergibt sich durch die Durchbiegung
des Querhaupts nach unten ein im Uhrzeigersinn orientierter Biegewinkel α. Der Gegenwinkel β ist dann
gegen den Uhrzeigersinn orientiert.
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Hierdurch
wird der Winkel, um den das Antriebsrad gegenüber dem Abtriebsrad bei belasteter Walze
verschränkt
ist zumindest teilweise kompensiert, wodurch auch der Verschleiß des Antriebs
reduziert wird.
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Bei
der hydraulischen Einrichtung kann es sich um eine zur Abteilung
einer zwischen der Hohlwalze und dem Querhaupt gebildeten Längskammer dienenden,
am Querhaupt angebrachten Dichtungsanordnung handeln, die an den
einander gegenüberliegenden
Enden der Längskammern
vorgesehene Endquerdichtungen sowie längs des Querhaupts und der
Hohlwalze auf beiden Seiten der Wirkebene der Walze sich erstreckende
Längsdichtungen
umfasst. Die hydraulische Einrichtung kann auch hydrostatische Elemente
wie etwa Stempel umfassen.
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Vorzugsweise
umfasst der Antrieb einen Hülltrieb.
Das Antriebsrad ist mit dem Abtriebsrad bevorzugt durch ein Zugmittel
wirkverbunden, welches besonders bevorzugt eine Kette umfasst.
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Vorzugsweise
handelt es sich um eine außengelagerte
Walze. Es ist also bevorzugt eine Lagerglocke vorgesehen. Diese
weist besonders bevorzugt einen Bereich großen Innendurchmessers und einen
zum nahe gelegenen Ende der Walze hin axial benachbarten Bereich
geringeren Innendurchmessers auf. Die Hohlwalze weist bevorzugt
einen im Außendurchmesser
verringerten axialen Ansatz auf, der in den Bereich größeren Innendurchmessers
der Lagerglocke eingreift und dort, bevorzugt auf seinem Außenumfang,
gelagert ist.
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In
der besonders bevorzugten Ausführungsform
umgreift die Lagerglocke in dem Bereich verringerten Innendurchmessers
das dortige Ende des Querhaupts spielfrei auf einer Stützlänge. Daher
verlagert sie sich mit dem sich durchbiegenden Querhaupt. Die Neigung
der Lagerglocke entspricht der Neigung des Querhaupts im Bereich
der Stützlänge. Aufgrund
der axialen Nähe
der Stützlänge zu dem Bereich
der Lager des Ansatzes in der Lagerglocke und zu dem Bereich des
Abtriebsrades entspricht die Neigung der Lagerglocke auch zumindest
weitgehend der Neigung des Querhaupts in diesen Bereichen.
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Die
Stützlänge ist
bevorzugt mindestens so lang wie der Abstand des Bereichs verringerten Durchmessers
der Lagerglocke zu der Mitte des Lagers des Ansatzes in der Lagerglocke.
Weiter bevorzugt greifen die äußeren Kräfte am Außenumfang des
Bereichs verringerten Innendurchmessers der Lagerglocke an. Vorzugsweise
durchgreift das Querhaupt den Ansatz mit radialem Spiel und erstreckt sich
bis in den axial außen
gelegenen Bereich verringerten Innendurchmessers der Lagerglocke
hinein.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
ist eine Lagervorrichtung vorgesehen, mittels derer das Antriebsrad
gelagert und geführt
ist. Diese ist bevorzugt an der Lagerglocke angeordnet. Die Lagervorrichtung
kann ein oder mehrere Wälzlager
umfassen oder aus diesen bestehen. Es ist denkbar, dass die Lagervorrichtung
ein Getriebe umfasst.
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In
einer wichtigen Ausführungsform
umfassen die Befestigungsmittel der Lagervorrichtung an der Lagerglocke
Nuten und einer Passfeder. Der Begriff „Passfeder” beschränkt sich im Rahmen dieser Druckschrift
nicht auf ein Bauteil zur Verbindung einer Welle mit einer Nabe.
Vorzugsweise ist eine einzige Passfeder vorgesehen, die in zwei
Nuten, von denen jeweils eine an der Lagerglocke und eine an der
Lagervorrichtung angeordnet ist, eingebracht ist.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
wird der Gegenwinkel β durch
die Anordnung der Nuten und/oder die Ausgestaltung der Passfeder
bewirkt.
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Es
ist denkbar, eine oder beide Nuten schräg an der Lagerglocke beziehungsweise
der Lagervorrichtung anzuordnen.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
wird der Gegenwinkel β dadurch
bewirkt, dass die Passfeder zwei Federbereiche umfasst, die um den
Gegenwinkel β verdreht
zueinander angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, den Gegenwinkel β durch Austauschen
der Passfeder relativ einfach zu ändern. Die Passfeder ist bevorzugt
einstückig
ausgebildet.
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Vorzugsweise
umfassen die Befestigungsmittel der Lagervorrichtung an der Lagerglocke
eine Schraubenverbindung.
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In
einer Ausführungsform
ist die Walze für eine
einzige Belastungsintensität
ausgelegt. In dieser Ausführungsform,
in der während
des Betriebs stets die gleiche Durchbiegung des Querhaupts vorliegt, ist
der Gegenwinkel β bevorzugt
genau gegengleich des Biegewinkels α. In dieser Ausführungsform
wird hierdurch erreicht, dass das Antriebsrad und das Abtriebsrad
bei belasteter Walze genau zueinander fluchten, also in einer gemeinsamen
Ebene angeordnet sind.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
ist die Walze für
verschiedene Belastungen ausgelegt. Vorzugsweise ist der Betrag
des Gegenwinkels β kleiner als
der Betrag des maximal auftretenden, also durch die maximal zulässige Belastung
der Walze (also bei maximal zulässiger
Linienkraft) hervorgerufenen Biegewinkels α.
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Ganz
besonders bevorzugt beträgt
der Betrag des Gegenwinkels β etwa
zwei Drittel des Betrages des durch die maximal zulässige Belastung
der Walze hervorgerufenen Biegewinkels α. Mit der Belastung (also der
Linienkraft q) steigt der Biegewinkel α. Bei einem Betrag des Gegenwinkels β von zwei Dritteln
des Betrages des maximal zulässigen
Biegewinkels α fluchten
die Räder
bei zwei Dritteln der maximalen Linienkraft genau. Überraschenderweise
hat sich gezeigt, dass eine relativ große Verschwenkung der Antriebselemente
bei niedrigerer Walzenbelastung in Kauf genommen werden kann. Es
hat sich gezeigt, dass diese einen geringeren Verschleiß verursacht,
als eine entsprechende Verschwenkung im hoch belasteten Zustand.
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Der
durch die maximal zulässige
Belastung der Walze hervorgerufene Winkel α beträgt in der bevorzugten Ausführungsform
etwa 1°.
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Die
Erfindung soll nun anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden.
Es zeigen schematisch und teilweise ausschnittsweise:
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1 einen
Ausschnitt einer Seitenansicht einer zum Stand der Technik zählenden
gattungsgemäßen Walze,
wobei das Abtriebsrad mit einer Schraffur versehen ist;
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2 ein
Ausschnitt einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Walze,
mit schraffiert dargestelltem Abtriebsrad;
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3 eine
Frontalansicht auf eine Breitseite einer Passfeder;
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4 eine
Ansicht auf eine Schmalseite der Passfeder nach 3;
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5 eine
Ansicht von oben auf eine weitere Schmalseite der Passfeder nach 3;
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6 eine
Ansicht wie in 1 mit sich verwindendem, schraffiert
dargestelltem Abtriebsrad.
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Die
in den Zeichnungen gezeigte erfindungsgemäße Walze umfasst eine beheizte,
durchbiegungssteuerbare, schwimmende Walze. Es ist also ein feststehendes
Querhaupt 1 vorgesehen, auf welchem eine Hohlwalze 2 beidseitig
drehbar mittels eines Lagers 5, welches als Pendelwälzlager,
insbesondere als Pendelrollenlager ausgebildet ist, gelagert ist.
Die Steuerung der Durchbiegung wird durch eine nicht dargestellte
hydraulische Einrichtung bzw. hydrostatische Lagervorrichtungen
bewirkt.
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Zwischen
der Hohlwalze 2 und einer Gegenwalze 15 wirkt
bei belasteter Walze eine einstellbare Linienkraft q. Eine von der
Einstellung der Walze abhängige,
etwaige Durchbiegung der Hohlwalze 2 ist in den Zeichnungen
nicht dargestellt. Die Übertragung
der Linienkraft q insbesondere über
die hydrostatischen Lagerelemente auf das Querhaupt 1 führen zu
einer zur Verdeutlichung in den Zeichnungen übertrieben dargestellten Durchbiegung
des Querhaupts 1 (1, 2 und 6).
Die Hohlwalze 2 ist außen
gelagert. Die Außenlagerung
hat sich bei beheizten, biegegesteuerten Walzen bewährt. Es
ist ein Ansatz 14 vorgesehen, der an den Enden der Hohlwalze 2 angeordnet
ist, sowie eine Lagerglocke 3. Die Lagerglocke 3 umgreift
den Ansatz 14. Zwischen der Innenfläche der Lagerglocke 3 und
der Außenfläche des
Ansatzes 14 ist das Lager 5 vorgesehen. Die Lagerglocke 3 ist
mit ihrem Bereich geringen Innendurchmessers spielfrei auf einem
relativ langen Stützbereich
des Querhaupts 1 angeordnet. Daher verlagert sie sich mit
dem sich durchbiegenden Querhaupt 1 (1, 2 und 6).
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Die
Walze weist einen Antrieb 6 auf, der als Hülltrieb 6a ausgebildet
ist. Der in den Zeichnungen nicht gezeigte Motor des Hülltriebs 6a ist über einen Gelenkwellenanschluss 13 mit
einem Antriebsrad 7 wirkverbunden. Die Hohlwalze 2 ist
mit einem Abtriebsrad 8 verbunden, welches im gezeigten
Ausführungsbeispiel
auf dem Ansatz 14 angeordnet ist. Die 1, 2 und 6 zeigen
das Abtriebsrad 8 in nicht geschnittener Ansicht. Das Antriebsrad 7 und das
Abtriebsrad 8 sind Stirnzahnräder. Sie sind mit einer nicht
dargestellten Kette wirkverbunden.
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Die
Welle 9 des Antriebsrades 7 ist in einer Lagervorrichtung 10 geführt und
gelagert, die an der Lagerglocke 3 angeordnet ist. Die 1 und 6 zeigen
den bekannten Stand der Technik. Wie 1 zeigt,
ist das Antriebsrad 7, also die Achse b des Antriebsrades 7,
bei dem bekannten Stand der Technik koaxial zu der Achse c des Querhaupts 1 im
Bereich der Lager 5 angeordnet. Bei der derartigen Walze verlaufen
die Achse b des Antriebsrades 7 und die Achse a des Abtriebsrades 8 bei
belasteter Walze nicht parallel zueinander, sondern zwischen ihnen
ist bei seitlicher Betrachtung ein Winkel eingeschlossen (es verschränken sich
also die Antriebselemente gegeneinander). Dadurch ist ein einwandfreier
Lauf der Triebwerksteile nicht mehr gegeben. Größerer Verschleiß stellt
sich ein.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Walze
in belastetem Zustand. Die Lagervorrichtung 10 und damit
die Achse b des Antriebsrades 7 sind um einen Gegenwinkel β gegenüber der
Achse c des Querhaupts 1 im Bereich der Lager 5 geneigt.
Der Gegenwinkel β entspricht
dem negativen Biegewinkel α bei
einer Belastung der Walze mit zwei Drittel der maximal zulässigen Belastung. 2 zeigt
die erfindungsgemäße Walze
bei genau dieser Belastung. Der Biegewinkel α wird bei dieser Belastung exakt
von dem Gegenwinkel β kompensiert.
Daher fluchten das Antriebsrad 7 und das Abtriebsrad 8 genau.
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Der
Gegenwinkel β kann
nur durch den Austausch von Bauelementen verändert werden. Bei einer größeren Belastung
der Walze als mit zwei Dritteln der maximal zulässigen Belastung kann der Gegenwinkel β die Durchbiegung
des Querhaupts 1 und damit den Biegewinkel α nicht mehr
vollständig
kompensieren, wodurch sich eine geringfügige Verschränkung zwischen
dem Antriebsrad 7 und dem Abtriebsrad 8 ergibt.
Dies gilt entsprechend auch für eine
Belastung der Walze mit weniger als zwei Dritteln der maximal zulässigen Belastung.
In diesem Falle liegt eine Überkompensation
der Durchbiegung des Querhaupts 1 durch den Gegenwinkel β vor. Die beschriebene
Auswahl der Größe des Gegenwinkels β in Bezug
auf den Betrag des maximal auftretenden Biegewinkels α führt dazu,
dass bei maximal zulässiger
Belastung der Walze eine relativ geringe Verschränkung des Antriebsrades 7 gegenüber dem
Abtriebsrades 8 vorliegt (ein Drittel des maximal auftretenden
Biegewinkels α).
Es hat sich gezeigt, dass die hiermit verbundene relativ hohe Verschränkung des Antriebsrades 7 gegenüber dem
Abtriebsrads 8 bei geringer Belastung toleriert werden
kann (maximal der gesamte Gegenwinkel β). Denn mit der Linienkraft
q steigt der Biegewinkel α und
die Antriebsleistung steigt. Also ist auch der Verschleiß bei hoher
Belastung am höchsten.
Eine Verschleißminderung
in diesem Betriebszustand ist daher besonders effektiv. Man erhält im unteren
Leistungsbereich relativ große Verschränkungen,
bei Maximalleistung allerdings geringere Fluchtungsfehler. Hierdurch
hält sich
der Verschleiß insgesamt
in Grenzen.
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Die
Lagervorrichtung 10 ist mittels zweier Nuten 11, 12 und
einer Passfeder 16 an der Lagerglocke 3 angeordnet.
Darüber
hinaus sind in den Zeichnungen nicht gezeigte Schraubenverbindungen vorgesehen.
Die Nut 11 in der Lagerglocke 3 verläuft parallel
zu der Achse der Lagerglocke 3, die mit der Achse des Querhaupts 1 im
Bereich der Lager c und im Bereich des Abtriebsrades 8 zumindest
weitgehend übereinstimmt.
Die Nut 12 in der Lagervorrichtung 10 verläuft parallel
zu der Achse b des Antriebsrades 7. Der Gegenwinkel β ergibt sich
durch die besondere Ausgestaltung der Passfeder 16. Wie
die 3 bis 5 zeigen, weist die Passfeder 16 zwei Federbereiche 17, 18 auf,
die um den Gegenwinkel β gegeneinander
verdreht sind. Die Passfeder 16 ist einstückig ausgebildet.
Der Gegenwinkel β kann durch
Austausch der Passfeder variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Querhaupt
- 2
- Hohlwalze
- 3
- Lagerglocke
- 4
- Pendellager
- 5
- Lager
- 6
- Antrieb
- 6a
- Hülltrieb
- 7
- Antriebsrad
- 8
- Abtriebsrad
- 9
- Antriebswelle
- 10
- Lagervorrichtung
- 11
- Nut
in der Lagerglocke
- 12
- Nut
in der Lagervorrichtung
- 13
- Gelenkwellenanschluss
- 14
- Ansatz
- 15
- Gegenwalze
- 16
- Passfeder
- 17
- Federbereich
- 18
- Federbereich
- F
- Kraft
- α
- Winkel
- β
- Gegenwinkel
- a
- Achse
des Abtriebsrades
- b
- Achse
des Antriebsrades
- c
- Achse
des Querhaupts im Bereich der Lager 5
- q
- Linienkraft
