DE102018109260A1 - Starter relay for a starter - Google Patents
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Abstract
Ein Starterrelais für eine Startvorrichtung umfasst eine Verbindungsbrücke, die von einer Schaltachse ausgelenkt wird, wobei die Verbindungsbrücke einenends von einer Andruckfeder und anderenends von einer Brückenrückstellfeder kraftbeaufschlagt ist und diese Federn in Reihe liegen.A starter relay for a starting device comprises a connecting bridge, which is deflected by a switching axis, wherein the connecting bridge is subjected to one end of a pressure spring and the other end of a bridge return spring and these springs are in series.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Starterrelais für eine Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a starter relay for a starting device for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Die Verbindungsbrücke weist eine Buchse auf, die auf einer Schaltachse aufsitzt und verschieblich auf der Schaltachse gelagert ist. Die Schaltachse wird bei der Auslenkbewegung des Hubankers in Richtung der Verbindungsposition der Verbindungsbrücke mit den Kontaktbolzen verstellt. Die Buchse ist über eine Andruckfeder an der Schaltachse abgestützt, zugleich ist die Stirnseite der Schaltachse von einer Rückstellfeder in Richtung der Ausgangsposition kraftbeaufschlagt. Mit der Auslenkung des Hubankers wird auch die Schaltachse gegen die Kraft der Rückstellfeder verstellt, zugleich wird die Verbindungsbrücke über die Andruckfeder in Richtung der Verbindungsposition ausgelenkt.The connecting bridge has a socket which rests on a switching axis and is mounted displaceably on the switching axis. The switching axis is adjusted in the deflection movement of the lifting armature in the direction of the connecting position of the connecting bridge with the contact pin. The bushing is supported by a pressure spring on the shift axis, at the same time the end face of the shift axis is subjected to a force of force by a return spring in the direction of the starting position. With the deflection of the lifting armature and the switching axis is adjusted against the force of the return spring, at the same time the connecting bridge is deflected by the pressure spring in the direction of the connecting position.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Starterrelais kann in Startvorrichtungen für Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, um ein Starterritzel von einer zurückgezogenen Außerfunktionsposition in eine vorgerückte Eingriffsposition mit einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine zu verstellen. Die Verstellbewegung ist insbesondere als eine axiale Verschiebebewegung des Starterritzels ausgeführt. Das Starterrelais umfasst einen axial verstellbar gelagerten Hubanker in einem Gehäuse des Starterrelais sowie eine bestrombare Relaiswicklung, über die auf den Hubanker eine Verstellkraft ausgeübt wird, woraufhin der Hubanker eine Verstellbewegung ausführt, die über ein Übertragungsglied auf das Starterritzel übertragen wird.The starter relay according to the invention can be used in starting devices for internal combustion engines to adjust a starter pinion from a retracted non-functional position to an advanced engagement position with a ring gear of an internal combustion engine. The adjusting movement is designed in particular as an axial displacement movement of the starter pinion. The starter relay comprises an axially adjustable mounted lifting armature in a housing of the starter relay and a bestrombare relay winding, via which an adjusting force is exerted on the lifting armature, whereupon the lifting armature executes an adjusting movement, which is transmitted via a transmission member to the starter pinion.
Am Gehäuse des Starterrelais sind zwei Kontaktbolzen angeordnet, die im Stromkreis eines elektrischen Startermotors liegen. Der Startermotor ist ebenfalls Teil der Startvorrichtung und treibt das Starterritzel drehend an.On the housing of the starter relay two contact pins are arranged, which lie in the circuit of an electric starter motor. The starter motor is also part of the starter and drives the starter pinion rotating.
Zum Ingangsetzen des Startermotors werden die beiden Kontaktbolzen über eine Verbindungsbrücke elektrisch verbunden, die im Gehäuse des Starterrelais verlagerbar angeordnet ist. Die Verbindungsbrücke ist zwischen einer Außerfunktionsposition, in der keine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktbolzen besteht, und einer Verbindungsposition, in der die Verbindungsbrücke die beiden Kontaktbolzen elektrisch verbindet, verstellbar. In der zurückgezogenen Außerfunktionsposition der Verbindungsbrücke ist der Stromkreis des Startermotors unterbrochen, in der vorgerückten Verbindungsposition ist der Stromkreis des Startermotors geschlossen.To start the starter motor, the two contact pins are electrically connected via a connecting bridge, which is arranged to be displaceable in the housing of the starter relay. The connecting bridge is adjustable between a non-functional position, in which there is no electrical connection between the contact pins, and a connecting position, in which the connecting bridge electrically connects the two contact pins. In the retracted non-functional position of the connection bridge, the circuit of the starter motor is interrupted, in the advanced connection position, the circuit of the starter motor is closed.
Die axiale Verstellbewegung der Verbindungsbrücke wird über den Hubanker erzeugt, dessen Verstellbewegung auf die Verbindungsbrücke übertragen wird. Die Verbindungsbrücke ist an einer Schaltachse verschieblich gelagert, die ebenfalls axial verstellbar gelagert ist und bei einer Auslenkung des Hubankers eine Verstellbewegung in Richtung der Verbindungsposition mit der Verbindungsbrücke durchführt. Bei Bestromung der Relaiswicklung wird der Hubanker bzw. ein mit dem Hubanker verbundenes Bauteil gegen die Kraft einer Ankerrückstellfeder gegen die Schaltachse gedrückt, woraufhin die Schaltachse axial ausgelenkt wird. Die Verbindungsbrücke stützt sich über eine Andruckfeder gegen die Schaltachse ab. Die axiale Auslenkbewegung der Schaltachse spannt die Andruckfeder, deren Federkraft die Verbindungsbrücke in Richtung der Verbindungsposition mit den beiden Kontaktbolzen verstellt.The axial adjustment movement of the connecting bridge is generated by the lifting armature, whose adjusting movement is transmitted to the connecting bridge. The connecting bridge is mounted displaceably on a switching axis, which is also mounted axially adjustable and performs a displacement in the direction of the connecting position with the connecting bridge at a deflection of the lifting armature. When the relay winding is energized, the lifting armature or a component connected to the lifting armature is pressed against the switching axis against the force of an armature return spring, whereupon the switching axis is deflected axially. The connecting bridge is supported by a pressure spring against the switching axis. The axial deflection movement of the switching axis biases the pressure spring whose spring force moves the connection bridge in the direction of the connection position with the two contact pins.
An der Verbindungsbrücke bzw. einem mit der Verbindungsbrücke in Berührung stehenden Bauteil, beispielsweise fest verbundenen oder axial verspannten Bauteil, greift eine Brückenrückstellfeder an, die gehäuseseitig abgestützt ist und die Verbindungsbrücke in Richtung ihrer Außerfunktionsposition kraftbeaufschlagt. Die Brückenrückstellfeder greift ausschließlich an der Verbindungsbrücke bzw. dem mit der Verbindungsbrücke in Berührung stehenden Bauteil an, nicht jedoch an der Schaltachse. Insbesondere wird die Schaltachse auch nicht von der Brückenrückstellfeder kraftbeaufschlagt. Die Andruckfeder, über die die Verbindungsbrücke gegenüber der Schaltachse abgestützt ist, und die Brückenrückstellfeder, über die die Verbindungsbrücke gehäuseseitig abgestützt ist, befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindungsbrücke. Die Brückenrückstellfeder und die Andruckfeder auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindungsbrücke bilden eine Serien- bzw. Reihenschaltung von Federn.At the connecting bridge or a component in contact with the connecting bridge, for example, firmly connected or axially strained component, engages a bridge return spring, which is supported on the housing side and the connecting bridge in the direction of their non-functional position. The bridge return spring engages exclusively on the connecting bridge or the component in contact with the connecting bridge, but not on the switching axis. In particular, the switching axis is not subjected to force by the bridge return spring. The pressure spring, via which the connecting bridge is supported relative to the switching axis, and the bridge return spring, via which the connecting bridge is supported on the housing side, are located on opposite sides of the connecting bridge. The bridge return spring and the pressure spring on opposite sides of the connecting bridge form a series or series circuit of springs.
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass im Unterschied zu bekannten Ausführungen aus dem Stand der Technik die Schaltachse nicht von der Brückenrückstellfeder beaufschlagt wird und daher in der Lage ist, eine verhältnismäßig weite Auslenkbewegung durchzuführen. Mit dem Beenden des Startvorgangs wird die Bestromung der Relaiswicklung abgeschaltet, woraufhin der Hubanker durch die Kraft der Ankerrückstellfeder wieder in seine Ausgangsposition zurückkehrt und auch die Verbindungsbrücke durch die Kraft der Brückenrückstellfeder von der die Kontaktbolzen verbindenden Position gelöst und in Richtung der Außerfunktionsposition zurückgestellt wird. Auch die Schaltachse ist über die Andruckfeder in Richtung ihrer Ausgangsposition kraftbeaufschlagt und führt eine entsprechende Rückstellbewegung in die Ausgangsposition durch. Da die Schaltachse zuvor verhältnismäßig weit axial ausgelenkt worden ist, kann ein Mitnehmer an der Schaltachse, der benachbart zur freien Stirnseite der Schaltachse angeordnet ist und beispielsweise als radial verbreiteter Mitnehmerkragen ausgeführt ist, bei der Rückstellbewegung der Schaltachse gegen die Verbindungsbrücke schlagen und diese mit einem Impuls in Richtung der Außerfunktionsposition beaufschlagen. Dieser Impuls unterstützt ein Lösen der Verbindungsbrücke von dem Kontaktbolzen und ist in der Lage, eine eventuelle Verschweißung zwischen der Verbindungsbrücke und den Kontaktbolzen, hervorgerufen durch hohe Stromspitzen unmittelbar nach dem Schließen des Stromkreises, zu lösen. Der Impuls, der von der Schaltachse auf die Verbindungsbrücke ausgeübt wird, wirkt ebenso wie die Brückenrückstellfeder in Richtung der Außerfunktionsposition der Verbindungsbrücke. Der vergrößerte Stellweg der Schaltachse und der größere Impuls, der von der Schaltachse auf die Verbindungsbrücke bzw. das mit der Verbindungsbrücke in Berührung stehende Bauteil ausgeübt wird, ist in der Lage, mit hoher Zuverlässigkeit eine eventuell entstandene Schweißverbindung zwischen der Verbindungsbrücke und den Kontaktbolzen zu lösen und die Verbindungsbrücke in die Außerfunktionsposition zu verstellen. This embodiment has the advantage that, in contrast to known embodiments of the prior art, the switching axis is not acted upon by the bridge return spring and therefore is able to perform a relatively wide deflection movement. With the termination of the starting process, the energization of the relay coil is turned off, whereupon the lifting armature returns by the force of the armature return spring back to its original position and also the connecting bridge is released by the force of the bridge return spring from the contact pin connecting position and returned to the non-functional position. Also, the shift axis is subjected to force on the pressure spring in the direction of its initial position and performs a corresponding return movement to the starting position. Since the shift axis has been previously deflected relatively far axially, a driver on the shift axis, which is arranged adjacent to the free end face of the shift axis and is designed for example as a radially widespread Mitnehmerkragen beat in the return movement of the shift axis against the connecting bridge and this with a pulse in the direction of the non-functional position. This pulse assists in releasing the connecting bridge from the contact pin and is able to solve any welding between the connecting bridge and the contact pin caused by high current peaks immediately after closing the circuit. The pulse which is exerted by the switching axis on the connecting bridge, as well as the bridge return spring acts in the direction of the non-functional position of the connecting bridge. The enlarged travel of the switching axis and the larger pulse, which is exerted by the switching axis on the connecting bridge or the component in contact with the connecting bridge, is able to solve with high reliability a possibly formed weld between the connecting bridge and the contact pin and to move the connection bridge into the non-functional position.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist in der Außerfunktionsposition die Vorspannung der Brückenrückstellfeder höher als die Vorspannung der Andruckfeder zwischen Schaltachse und Verbindungsbrücke. Die höhere Vorspannung der Brückenrückstellfeder führt bei der Auslenkung des Hubankers aus der Ausgangsposition in die ausgelenkte Position dazu, dass während eines ersten Bewegungsabschnittes zunächst ausschließlich die Andruckfeder gespannt wird. Zwischen der Verbindungsbrücke und der Schaltachse entsteht hierdurch ein Spalt, da die Verbindungsbrücke von der stärker vorgespannten Brückenrückstellfeder zunächst noch in ihrer Außerfunktionsposition gehalten wird, wohingegen die Schaltachse bereits eine Auslenkbewegung durchführt. Dieser Spalt stellt einen Freiweg in der späteren Rückstellbewegung der Schaltachse relativ zur Verbindungsbrücke dar, welcher bereits vor der Verbindungsposition aufgebaut wird. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass im Unterschied zu bekannten Ausführungen aus dem Stand der Technik beim Abschalten der Startvorrichtung aus der Verbindungsposition heraus bereits ein Freiweg für die Schaltachse besteht und nicht erst ab der Verbindungsposition aufgebaut wird, wodurch ein Impuls von der Schaltachse auf die Verbindungsbrücke in Richtung der Außerfunktionsposition beim Abschalten sichergestellt wird.According to a further advantageous embodiment, in the non-functional position, the bias of the bridge return spring is higher than the bias of the pressure spring between the indexing axis and connecting bridge. The higher bias of the bridge return spring results in the deflection of the lifting armature from the starting position to the deflected position that during a first movement section initially only the pressure spring is tensioned. This creates a gap between the connecting bridge and the switching axis, since the connecting bridge is initially held by the stronger prestressed bridge restoring spring in its non-functional position, whereas the switching axis already performs a deflection movement. This gap represents a free path in the subsequent return movement of the switching axis relative to the connection bridge, which is already built up before the connection position. This embodiment has the advantage that, in contrast to known embodiments of the prior art when switching off the starting device from the connection position out already a free path for the switching axis and not just from the connection position is established, creating a pulse from the switching axis on the connecting bridge is ensured in the direction of the non-functional position when switching off.
Die Bewegung der Schaltachse drückt die Andruckfeder so weit zusammen, bis in der Andruckfeder die Vorspannkraft der Brückenrückstellfeder erreicht ist. Daraufhin werden sowohl die Andruckfeder als auch die Brückenrückstellfeder bei einer weiteren Bewegung der Schaltachse weiter gespannt, außerdem wird nun die Verbindungsbrücke von ihrer Außerfunktionsposition in Richtung der Verbindungsposition mit den Kontaktbolzen verstellt.The movement of the switching axis presses the pressure spring together until the biasing force of the bridge return spring is reached in the pressure spring. Then both the pressure spring and the bridge return spring are further tensioned in a further movement of the switching axis, also now the connecting bridge is moved from its non-functional position in the direction of the connecting position with the contact pin.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Andruckfeder zwischen der Schaltachse und der Verbindungsbrücke eine höhere Federsteifigkeit auf als die Brückenrückstellfeder. Im Verlauf der Verstellbewegung von der Ausgangsposition in die ausgelenkte Position wird sich daher die Andruckfeder weniger stark komprimieren als die Brückenrückstellfeder. Die höhere Federsteifigkeit der Andruckfeder hat zur Folge, dass durch die Verstellung von der Verbindungsposition in die maximal ausgelenkte Position eine hohe Rückstellkraft auf die Schaltachse wirkt, die zu einer entsprechenden Beschleunigung der Schaltachse führt, sobald der Hubanker wieder in seine Ausgangsposition zurückverstellt wird. Der Entfall der im Gegensatz zum Stand der Technik nicht auf die Schaltachse wirkenden Rückstellkräfte der Brückenrückstellfeder kann hierdurch ausgeglichen werden. Entsprechend schlägt die Schaltachse mit einer hohen Geschwindigkeit auf die Verbindungsbrücke oder das mit der Verbindungsbrücke in Berührung stehende Bauteil auf und übt einen hohen Impuls auf die Verbindungsbrücke aus.According to a further advantageous embodiment, the pressure spring between the switching axis and the connecting bridge has a higher spring stiffness than the bridge return spring. In the course of the adjustment movement from the starting position to the deflected position, therefore, the pressure spring will compress less strongly than the bridge return spring. The higher spring stiffness of the pressure spring has the consequence that acts by the adjustment of the connection position in the maximum deflected position a high restoring force on the shift axis, which leads to a corresponding acceleration of the shift axis, as soon as the lifting armature is moved back to its original position. The elimination of the unlike the prior art not acting on the switching axis restoring forces of the bridge return spring can be compensated. Accordingly, the switching axis strikes the connecting bridge or the component in contact with the connecting bridge at a high speed and exerts a high impulse on the connecting bridge.
Während der Auslenkbewegung erreicht die Verbindungsbrücke ihre Verbindungsposition, in der die Verbindungsbrücke auf Kontakt zu den beiden Kontaktbolzen liegt; die Brückenrückstellfeder hat in dieser Position ihre maximale Kompression erreicht. Die Schaltachse kann durch die Verstellbewegung des Hubankers weiter ausgelenkt werden, auch wenn die Verbindungsbrücke bereits an den Kontaktbolzen anliegt. Diese zusätzliche Auslenkung vergrößert den Freiweg der Schaltachse und entsprechend den Impuls, mit dem die Schaltachse bei der Lösebewegung auf die Verbindungsbrücke auftrifft.During the deflection movement, the connecting bridge reaches its connecting position, in which the connecting bridge is in contact with the two contact pins; the bridge return spring has reached its maximum compression in this position. The switching axis can be further deflected by the adjusting movement of the lifting armature, even if the connecting bridge already bears against the contact pin. This additional deflection increases the free travel of the switching axis and corresponding to the pulse with which the switching axis impinges on the connection bridge during the release movement.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist eine Ankerrückstellfeder, die zwischen einem gehäusefesten Magnetkern und dem Hubanker angeordnet ist und den Hubanker in Richtung seiner Ausgangsposition kraftbeaufschlagt, eine kleinere Federsteifigkeit auf als die Brückenrückstellfeder. Die Ankerrückstellfeder ist maximal komprimiert und gespannt, wenn der Hubanker am Magnetkern unmittelbar anliegt. According to a further advantageous embodiment, an armature return spring, which is arranged between a housing-fixed magnetic core and the lifting armature and the lifting armature force towards its initial position, a smaller spring stiffness than the bridge return spring. The armature return spring is maximally compressed and tensioned when the lifting armature is in direct contact with the magnet core.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Verbindungsbrücke zwischen einer Buchse, die auf der Schaltachse verschieblich gelagert ist, und einer Isolierscheibe als das mit der Verbindungsbrücke in Berührung stehende Bauteil verspannt. Die Andruckfeder und die Brückenrückstellfeder greifen vorteilhafterweise jeweils unmittelbar an einem der gegenüberliegenden Bauteile an.According to a further advantageous embodiment, the connecting bridge is clamped between a bush which is displaceably mounted on the switching axis, and an insulating disk as the component in contact with the connecting bridge clamped. The pressure spring and the bridge return spring advantageously each engage directly on one of the opposing components.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Schaltachse von einem Stößel beaufschlagt, der fest mit dem Hubanker verbunden ist. Der Stößel trifft stirnseitig auf die Schaltachse auf und verstellt diese in Richtung der ausgelenkten Position. Auf der axial gegenüberliegenden Seite kann der Stößel mit einem Übertragungsglied zum Verstellen des Starterritzels verbunden sein.According to yet another advantageous embodiment, the switching axis is acted upon by a plunger which is fixedly connected to the lifting armature. The plunger meets the front side on the switching axis and adjusts them in the direction of the deflected position. On the axially opposite side of the plunger may be connected to a transmission member for adjusting the starter pinion.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Brückenrückstellfeder in einer gehäuseseitigen Ausnehmung aufgenommen, in die die Schaltachse im ausgelenkten Zustand hineinragt. Die Ausnehmung befindet sich insbesondere in einem Gehäusedeckel des Starterrelais, der mit einem Gehäuse des Starterrelais verbunden ist und vorzugsweise auch die Kontaktbolzen aufnimmt. Die Ausnehmung weist eine ausreichend große axiale Erstreckung auf, um die Schaltachse in ihrem maximal ausgelenkten Zustand aufzunehmen und einen hinreichend großen Freiweg der Schaltachse bei der Rückstellbewegung bis zum Auftreffen auf die Verbindungsbrücke zu gewährleisten.According to yet another expedient embodiment, the bridge return spring is received in a housing-side recess, in which the switching axis protrudes in the deflected state. The recess is located in particular in a housing cover of the starter relay, which is connected to a housing of the starter relay and preferably also receives the contact pins. The recess has a sufficiently large axial extent to accommodate the switching axis in its maximum deflected state and to ensure a sufficiently large free travel of the switching axis in the return movement to the impact on the connecting bridge.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Starterritzel, das axial über ein Starterrelais verstellbar und über einen elektrischen Startermotor drehend anzutreiben ist, -
2 einen Schnitt durch ein Starterrelais mit einer axial verstellbaren Verbindungsbrücke, die an gegenüberliegenden Seiten von einer Andruckfeder und einer Brückenrückstellfeder beaufschlagt ist, dargestellt in der nicht-ausgelenkten Ausgangsposition des Hubankers, -
3 das Starterrelais zu Beginn der Auslenkbewegung des Hubankers, mit einem Kontakt eines hubankerseitigen Stößels mit einer Schaltachse zur Verstellung der Verbindungsbrücke, -
4 das Starterrelais in einer noch weiter ausgelenkten Position, in der die Schaltachse gegenüber der Verbindungsbrücke axial weiter ausgelenkt ist, -
5 das Starterrelais in einer noch weiter ausgelenkten Position, in der die Verbindungsbrücke auf Kontakt mit zwei Kontaktbolzen liegt, -
6 das Starterrelais in der maximal ausgelenkten Position, -
7 ein Schaubild mit dem Verlauf der auf den Hubanker wirkenden Rückstellkraft in Abhängigkeit der Größe des Luftspaltes zwischen Hubanker und einem gehäusefesten Magnetkern.
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1 a starting device for an internal combustion engine with a starter pinion, which is axially adjustable via a starter relay and rotationally driven by an electric starter motor, -
2 a section through a starter relay with an axially adjustable connecting bridge which is acted upon on opposite sides by a pressure spring and a bridge return spring, shown in the non-deflected starting position of the lifting armature, -
3 the starter relay at the beginning of the deflection movement of the lifting armature, with a contact of a Hubankerseitigen tappet with a switching axis for adjusting the connecting bridge, -
4 the starter relay in a still further deflected position, in which the switching axis is further deflected axially relative to the connecting bridge, -
5 the starter relay in a further deflected position, in which the connecting bridge is in contact with two contact pins, -
6 the starter relay in the maximum deflected position, -
7 a diagram with the course of the force acting on the lifting armature restoring force as a function of the size of the air gap between the lifting armature and a housing-fixed magnetic core.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.
Die in
Die drehende Antriebsbewegung auf die Antriebswelle
Der Startvorrichtung
Bei einer axialen Stellbewegung des Hubankers
Die Startvorrichtung
In den
Auf dem Gehäuse
Die Verbindungsbrücke
Zwischen der Schaltachse
Die Andruckfeder
Bei der Auslenkung des Hubankers
Im weiteren Verlauf der Auslenkbewegung entsteht zwischen der Schaltachse
Sobald die Andruckfeder
Nach Beendigung des Startvorgangs wird die Bestromung der Relaiswicklung
In
Gegenüber einem gestrichelten Verlauf, der einer Ausführung aus dem Stand der Technik entspricht, wird eine Glättung in der Ankerrückstellkraft
Im Punkt
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