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Die Erfindung betrifft ein Drehschwingungsdämpferaggregat, mit dessen Hilfe Drehungleichförmigkeiten in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gedämpft werden können.
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Aus
DE 10 2012 221 544 A1 ist ein Antriebsstrang mit mindestens zwei Drehschwingungsdämpfern bekannt, wobei der eine Drehschwingungsdämpfer auf ein Drehschwingungsverhalten eines Verbrennungsmotor mit sämtlichen betriebenen Zylindern und der andere Drehschwingungsdämpfer auf ein Drehschwingungsverhalten des Verbrennungsmotor bei Zylinderabschaltung mit nur zu einem Teil betriebenen Zylindern abgestimmt ist. Hierbei kann einer der Drehschwingungsdämpfer als ein Zweimassenschwungrad ausgestaltet sein, das gegebenenfalls zusätzlich ein Fliehkraftpendel aufweist, während der andere Drehschwingungsdämpfer als Fliehkraftpendel ausgestaltet ist, das gegebenenfalls mit einem Torsionsdämpfer einer Kupplungsscheibe gekoppelt ist.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis auch bei Verbrennungsmotoren mit Zylinderabschaltung eine gute Drehschwingungsdämpfung zu erreichen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine gute Drehschwingungsdämpfung bei Verbrennungsmotoren mit Zylinderabschaltung ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Drehschwingungsdämpferaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Drehschwingungsdämpferaggregat zum Dämpfen von Drehungleichförmigkeiten in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einem auf einen ersten Nennradius angeordneten ersten Fliehkraftpendel zur Dämpfung von im normalen Betriebsmodus eines Verbrennungsmotors auftretenden Drehschwingungen und einem auf einen zweiten Nennradius angeordneten zweiten Fliehkraftpendel zur Dämpfung von in einem Zylinderabschaltmodus des Verbrennungsmotors auftretenden Drehschwingungen, wobei der erste Nennradius geringer als der zweite Nennradius ist.
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Durch die Anordnung der mindestens zwei Fliehkraftpendel auf unterschiedlichen Nennradien lassen sich die Fliehkraftpendel leicht zur Drehschwingungsdämpfung von unterschiedlichen Frequenzbereichen auslegen. So kann insbesondere das auf dem geringeren Nennradius angeordnete erste Fliehkraftpendel zur Drehschwingungsdämpfung in einem höheren Frequenzbereich ausgelegt sein, während das auf den größeren Nennradius angeordnete zweite Fliehkraftpendel zur Drehschwingungsdämpfung in einem niedrigeren Frequenzbereich ausgelegt sein kann. Vorzugsweise sind das erste Fliehkraftpendel und das zweite Fliehkraftpendel zur Drehschwingungsdämpfung bei unterschiedlichen Motorordnungen ausgelegt. Dadurch kann insbesondere das unterschiedliche Schwingungsverhalten in einem normalen Betriebsmodus des Verbrennungsmotors und bei einer Zylinderabschaltung berücksichtigt werden. Das eine Fliehkraftpendel kann für die Haupterregende der Drehungleichförmigkeit im normalen Betriebsmodus ausgelegt sein, während das andere Fliehkraftpendel für die Haupterregende der Drehungleichförmigkeit bei einer Zylinderabschaltung ausgelegt sein kann. Die Fliehkraftpendel können hierzu passende Eigenfrequenzen aufweisen. Durch die auf unterschiedlichen Nennradien angeordneten Fliehkraftpendel kann leicht sowohl im normalen Betriebsmodus des Verbrennungsmotors als auch bei einer Zylinderabschaltung eine hierfür geeignet ausgelegte Drehschwingungsdämpfung vorgesehen sein, so dass eine gute Drehschwingungsdämpfung bei Verbrennungsmotoren mit Zylinderabschaltung ermöglicht ist.
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In dem Zylinderabschaltmodus ist insbesondere die Hälfte der Zylinder des Verbrennungsmotors abgeschaltet, indem die abgeschalteten Zylinder nicht mit Kraftstoff für eine motorische Verbrennung versorgt werden. Grundsätzlich ist es möglich mehrere Zylinderabschaltmodi vorzusehen, in denen jeweils eine unterschiedliche Anzahl von Zylindern abgeschaltet ist. Vorzugsweise ist nur genau ein Zylinderabschaltmodus vorgesehen.
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Das jeweilige Fliehkraftpendel weist mindestens eine relativ zu einem Trägerflansch pendelbar geführte Pendelmasse auf, die ein der über den Trägerflansch eingeleiteten Drehungleichförmigkeit entgegen gerichtetes Rückstellmoment erzeugen kann. Die mindestens eine Pendelmasse des Fliehkraftpendels hat unter Fliehkrafteinfluss das Bestreben eine möglichst weit vom Drehzentrum entfernte Stellung anzunehmen. Die „Nulllage“ ist also die radial am weitesten vom Drehzentrum entfernte Stellung, welche die Pendelmasse in der radial äußeren Stellung einnehmen kann. Bei einer konstanten Antriebsdrehzahl und konstantem Antriebsmoment wird die Pendelmasse diese radial äußere Stellung einnehmen. Bei Drehzahlschwankungen lenkt die Pendelmasse aufgrund ihrer Massenträgheit entlang ihrer Pendelbahn aus. Die Pendelmasse kann dadurch in Richtung des Drehzentrums verschoben werden. Die auf die Pendelmasse wirkende Fliehkraft wird dadurch aufgeteilt in eine Komponente tangential und eine weitere Komponente normal zur Pendelbahn. Die tangentiale Kraftkomponente stellt die Rückstellkraft bereit, welche die Pendelmasse wieder in ihre „Nulllage“ bringen will, während die Normalkraftkomponente auf ein die Drehzahlschwankungen einleitendes Krafteinleitungselement, insbesondere eine mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors verbundene Schwungscheibe, einwirkt und dort ein Gegenmoment erzeugt, das der Drehzahlschwankung entgegenwirkt und die eingeleiteten Drehzahlschwankungen dämpft. Bei besonders starken Drehzahlschwankungen kann die Pendelmasse also maximal ausgeschwungen sein und die radial am weitesten innen liegende Stellung annehmen. Die in dem Trägerflansch und/oder in der Pendelmasse vorgesehenen Bahnen weisen hierzu geeignete Krümmungen auf. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse vorgesehen. Insbesondere können mehrere Pendelmassen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Die träge Masse der Pendelmasse und/oder die Relativbewegung der Pendelmasse zum Trägerflansch ist insbesondere zur Dämpfung eines bestimmten Frequenzbereichs von Drehungleichförmigkeiten, insbesondere einer Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors, ausgelegt. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse und/oder mehr als ein Trägerflansch vorgesehen. Beispielsweise ist der Trägerflansch zwischen zwei Pendelmassen angeordnet. Alternativ kann die Pendelmasse zwischen zwei Flanschteilen des Trägerflanschs aufgenommen sein, wobei die Flanschteile beispielsweise Y-förmig miteinander verbunden sind.
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Insbesondere sind das erste Fliehkraftpendel und das zweite Fliehkraftpendel über ein gemeinsames Verbindungsmittel miteinander verbunden. Das erste Fliehkraftpendel und das zweite Fliehkraftpendel können dadurch, beispielsweise über eine Nietverbindung, mit dem selben Bauteil verbunden sein, so dass sich in einem in Kraftflussrichtung nachfolgenden Teil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs unabhängig davon, ob eine Zylinderabschaltung vorliegt oder nicht, im Wesentlichen gleichartige schwingungsbedingte Belastungsverhältnisse ergeben. Die mechanischen Belastungen des Antriebsstrangs sind dadurch deutlich unabhängiger vom aktuellen Betriebsmodus des Verbrennungsmotors.
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Vorzugsweise weist das erste Fliehkraftpendel einen ersten Trägerflansch mit einer ersten Laufbahn zur pendelbaren Führung einer relativ zum ersten Trägerflansch bewegbaren ersten Pendelmasse auf, wobei das zweite Fliehkraftpendel einen zweiten Trägerflansch mit einer zweiten Laufbahn zur pendelbaren Führung einer relativ zum zweiten Trägerflansch bewegbaren zweiten Pendelmasse aufweist, wobei sich der erste Nennradius R1 von einer Drehachse des Drehschwingungsdämpferaggregats bis zu einem maximal radial außen liegenden Rand der ersten Laufbahn und sich der zweite Nennradius R2 von der Drehachse des Drehschwingungsdämpferaggregats bis zu einem maximal radial außen liegenden Rand der zweiten Laufbahn erstrecken, wobei 0,01 ≤ 2(R2 – R1)/(R2 + R1) ≤ 0,50, insbesondere 0,05 ≤ 2(R2 – R1)/(R2 + R1) ≤ 0,20, vorzugsweise 0,07 ≤ 2(R2 – R1)/(R2 + R1) ≤ 0,15 und besonders bevorzugt 2(R2 – R1)/(R2 + R1) = 0,10 ± 0,02 gilt. Bei derartig bemessenen Nennradien für die Fliehkraftpendel können die Fliehkraftpendel leicht zur Drehschwingungsdämpfung unterschiedlicher Motorordnungen und/oder zur Drehschwingungsdämpfung bei unterschiedlichen Betriebsmodi des Verbrennungsmotors ausgelegt werden.
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Besonders bevorzugt sind das erste Fliehkraftpendel und das zweite Fliehkraftpendel mit einem gemeinsamen Mitnehmerring, insbesondere zum Anbinden eines Kupplungsaggregats zum Kuppeln einer Antriebswelle des Verbrennungsmotors mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, verbunden, wobei der Mitnehmerring insbesondere eine Verzahnung zur Ausbildung einer Steckverzahnungsverbindung aufweist. Dadurch ergeben sich in einem in Kraftflussrichtung nachfolgenden Teil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs unabhängig davon, ob eine Zylinderabschaltung vorliegt oder nicht, im Wesentlichen gleichartige schwingungsbedingte Belastungsverhältnisse. Der Mitnehmerring weist insbesondere eine Innenverzahnung auf, in die ein Bauteil mit einer Außenverzahnung zur Ausbildung der Steckverzahnungsverbindung in axialer Richtung eingesteckt werden kann. Dadurch kann sichergestellt werden, dass in einem in Kraftflussrichtung nachfolgenden Kupplungsaggregat bereits drehschwingungsgedämpfte Verhältnisse vorliegen, wodurch beispielsweise die Belastungen und der Verschleiß von Reibbelägen reduziert werden kann. Zudem kann es möglich sein eine an einer mit einer Getriebeeingangswelle gekoppelten Kupplungsscheibe des Kupplungsaggregats angreifende Maßnahme zur Drehschwingungsdämpfung entfallen zu lassen, so dass beispielsweise Bauraum eingespart werden kann.
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Insbesondere ist ein Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung vorgesehen, wobei das Zweimassenschwungrad eine mit einer Antriebswelle des Verbrennungsmotors koppelbare Primärmasse zum Einleiten eines von dem Verbrennungsmotor erzeugten Drehmoments, eine relativ zur Primärmasse begrenzt verdrehbare Sekundärmasse zum Ausleiten des Drehmoments und ein an der Primärmasse und der Sekundärmasse angreifbares, insbesondere als Bogenfeder ausgestaltetes, Energiespeicherelement aufweist, wobei das zweite Fliehkraftpendel drehfest mit der Sekundärmasse verbunden ist und das erste Fliehkraftpendel drehfest mit der Sekundärmasse oder mit der Primärmasse verbunden ist. Durch die insbesondere direkte unmittelbare Anbindung der Fliehkraftpendel an das Zweimassenschwungrad kann sich ein sehr kompaktes Drehschwingungsaggregat ergeben. Das Drehschwingungsaggregat kann dadurch leicht als eine vormontierte Baueinheit als Ganzes in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verbaut werden, wodurch der Montageaufwand reduziert ist. Das Zweimassenschwungrad kann selber ebenfalls in einem bestimmten Frequenzbereich eine Drehschwingungsdämpfung erreichen. Vorzugsweise wirkt das Zweimassenschwungrad als Tiefpassfilter für die auftretenden Drehschwingungen, so dass insbesondere Drehschwingungen höhere Motorordnungen, beispielsweise der zweiten, der dritten und/oder höherer Motorordnungen, bereits von dem Zweimassenschwungrad gedämpft werden können. Die Fliehkraftpendel können dadurch zur Dämpfung der entsprechenden niedrigeren Motorordnungen ausgelegt sein. Beispielsweise kann das Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung bei der zweiten Motorordnung im normalen Betriebsmodus des Verbrennungsmotors ausgelegt sein, so dass es möglich ist, dass das Zweimassenschwungrad bei der dritten Motorordnung bei einer Zylinderabschaltung dämpfen kann.
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Vorzugsweise ist das erste Fliehkraftpendel radial innerhalb zu dem Energiespeicherelement angeordnet, wobei das Energiespeicherelement das erste Fliehkraftpendel in radialer Richtung betrachtet zumindest teilweise, insbesondere zu einem Großteil oder vollständig, überdeckt. Das erste Fliehkraftpendel und das Energiespeicherelement können dadurch in radialer Richtung geschachtelt angeordnet sein. Bei der Montage kann das erste Fliehkraftpendel durch eine Bewegung in axialer Richtung leicht eingesetzt werden. Da das erste Fliehkraftpendel und das Energiespeicherelement in radialer Richtung hintereinander angeordnet sind, kann axialer Bauraum eingespart werden, der gegebenenfalls durch das zweite Fliehkraftpendel genutzt werden kann.
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Besonders bevorzugt bildet die Primärmasse einen Aufnahmekanal zur Aufnahme des Energiespeicherelements aus, wobei das erste Fliehkraftpendel zumindest mit einer relativ zu einem ersten Trägerflansch pendelbar geführten ersten Pendelmasse in dem Aufnahmekanal angeordnet ist, wobei insbesondere die Primärmasse in axialer Richtung betrachtet die erste Pendelmasse an beiden Axialseiten zu einem Großteil, insbesondere vollständig überdeckt. Die erste Pendelmasse ist dadurch in dem Aufnahmekanal geschützt aufgenommen. Der von der Primärmasse ausgebildete Aufnahmekanal kann für das erste Fliehkraftpendel als eine axiale Verliersicherung und als ein radialer Berstschutz wirken. Beispielsweise weist die Primärmasse einen ersten Flanschring und einen mit dem ersten Flanschring beispielsweise durch Schweißen verbundenen zweiten Flanschring auf, zwischen denen der Aufnahmekanal ausgebildet ist. Die Primärmasse kann insbesondere eine nach radial innen geöffnete Uförmige Querschnittsfläche aufweisen.
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Insbesondere weist das erste Fliehkraftpendel einen ersten Trägerflansch und mindestens eine pendelbar an dem ersten Trägerflansch geführte erste Pendelmasse auf, wobei der erste Trägerflansch einstückig durch die Sekundärmasse ausgebildet ist. Die Bauteileanzahl kann dadurch reduziert werden.
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Vorzugsweise ist das erste Fliehkraftpendel zur Dämpfung von im normalen Betriebsmodus eines Verbrennungsmotors auftretenden Drehschwingungen einer zweiten oder dritten Motorordnung und das zweite Fliehkraftpendel zur Dämpfung von im Zylinderabschaltmodus des Verbrennungsmotors auftretenden Drehschwingungen der ersten oder zweiten Motorordnung ausgelegt. Insbesondere zusammen mit dem Zweimassenschwungrad können dadurch in den unterschiedlichen Betriebsmodi des Verbrennungsmotors die Drehschwingungen mit den größten Amplituden gedämpft werden.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem eine Antriebswelle aufweisenden Verbrennungsmotor, einem mit der Antriebswelle gekoppelten Drehschwingungsdämpferaggregat, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, und einer Motorsteuerung zum Betrieb des Verbrennungsmotors, wobei die Motorsteuerung hergerichtet ist in einem normalen Betriebsmodus den Verbrennungsmotor mit sämtlichen Verbrennungszylindern des Verbrennungsmotors zu betreiben oder in einem Zylinderabschaltmodus den Verbrennungsmotor nur mit einem Teil der Verbrennungszylindern des Verbrennungsmotors zu betrieben. Durch die auf unterschiedlichen Nennradien angeordneten Fliehkraftpendel des Drehschwingungsdämpferaggregats kann leicht sowohl im normalen Betriebsmodus des Verbrennungsmotors als auch bei einer Zylinderabschaltung eine hierfür geeignet ausgelegte Drehschwingungsdämpfung vorgesehen sein, so dass eine gute Drehschwingungsdämpfung bei Verbrennungsmotoren mit Zylinderabschaltung ermöglicht ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
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1: eine schematische Schnittansicht eines Drehschwingungsdämpferaggregats.
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Das in 1 dargestellte Drehschwingungsdämpferaggregat 10 weist ein Zweimassenschwungrad 12 auf, das mittelbar oder unmittelbar mit einer Antriebswelle eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs verbunden werden kann. Das Zweimassenschwungrad 12 weist eine mehrteilige Primärmasse 14 auf, die einen Aufnahmekanal 16 begrenzt, in dem ein als Bogenfeder ausgestaltetes Energiespeicherelement 18 eingesetzt ist. Die Primärmasse 14 kann an einem axialen Ende des Energiespeicherelements 18 anschlagen und das Energiespeicherelement 18 an dem gegenüberliegenden axialen Ende gegen eine Sekundärmasse 20 drücken. Das dadurch übertragene Drehmoment kann die Sekundärmasse 20 an einen drehfest befestigten Mitnehmerring 22 weiterleiten, der über eine als Innenverzahnung ausgestaltete Verzahnung 24 das Drehmoment beispielsweise an ein Kupplungsaggregat übertragen kann, das über eine Außenverzahnung mit dem Mitnehmerring 22 eine Steckverzahnungsverbindung eingegangen ist.
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Radial innerhalb zu dem Energiespeicherelement 18 ist innerhalb des Aufnahmekanals 16 ein erstes Fliehkraftpendel 26 vorgesehen. Das erste Fliehkraftpendel 26 weist einen ersten Trägerflansch 28 auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Sekundärmasse 20 des Zweimassenschwungrads identisch ist. Der erste Trägerflansch 28 weist eine erste Laufbahn 30 auf, über die erste Pendelmassen 32 mit Hilfe einer ersten Laufrolle 34 pendelbar geführt sind. Das erste Fliehkraftpendel 26 weist zu einer Drehachse 35 des Drehschwingungsdämpferaggregats 10 einen einen Nennradius R1 auf.
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Zusätzlich weist das Drehschwingungsdämpferaggregat 10 ein zweites Fliehkraftpendel 36 auf. Das zweite Fliehkraftpendel 36 weist einen zweiten Trägerflansch 38 mit einer in der dargestellten geschnittenen Ansicht nicht sichtbaren zweiten Laufbahn auf, über die zweite Pendelmassen 40 mit Hilfe einer zweiten Laufrolle 42 pendelbar geführt sind. Das zweite Fliehkraftpendel 36 weist zu der Drehachse 35 des Drehschwingungsdämpferaggregats 10 einen zweiten Nennradius R2 auf, wobei der zweite Nennradius R2 größer als der erste Nennradius R1 ist. Das erste Fliehkraftpendel 26 und das zweite Fliehkraftpendel 36 können dadurch leicht zur Drehschwingungsdämpfung bei unterschiedlichen Frequenzbereichen ausgelegt werden, so dass eine Drehschwingungsdämpfung im normalen Betriebsmodus des Verbrennungsmotors maßgeblich durch das erste Fliehkraftpendel 26 und eine Drehschwingungsdämpfung bei einer Zylinderabschaltung des Verbrennungsmotors maßgeblich durch das zweite Fliehkraftpendel 36 erfolgen kann.
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Die Sekundärmasse 20 und damit auch das erste Fliehkraftpendel 26 sowie das zweite Fliehkraftpendel 36 sind über ein als Nietverbindung ausgestaltetes gemeinsames Verbindungsmittel 44 mit dem Mitnehmerring 22 verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehschwingungsdämpferaggregat
- 12
- Zweimassenschwungrad
- 14
- Primärmasse
- 16
- Aufnahmekanal
- 18
- Energiespeicherelement
- 20
- Sekundärmasse
- 22
- Mitnehmerring
- 24
- Verzahnung
- 26
- erstes Fliehkraftpendel
- 28
- erster Trägerflansch
- 30
- erste Laufbahn
- 32
- erste Pendelmasse
- 34
- erste Laufrolle
- 35
- Drehachse
- 36
- zweites Fliehkraftpendel
- 38
- zweiter Trägerflansch
- 40
- zweite Pendelmasse
- 42
- zweite Laufrolle
- 44
- Verbindungsmittel
- R1
- erster Nennradius
- R2
- zweiter Nennradius
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012221544 A1 [0002]
