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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines endlichen Antriebsriemens.
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Aus der
DE 21 23 902 C3 ist es bekannt, endliche Antriebsriemen mittels Extrusion eines extrudierbaren Materials um zugfeste Verstärkungsstränge herum herzustellen. Nachteilig an einem derartigen Extrusionsverfahren ist, dass die Extrusionsanlage hohe Investitionskosten erfordert. Auch der Aufwand für das Umrüsten der Extrusionsanlage ist hoch. Deshalb können insbesondere kleine Serien von Antriebsriemen mit dem bekannten Verfahren nicht wirtschaftlich gefertigt werden.
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Aus der
US 4,448,621 A ist ein Verfahren zum Herstellen eines endlichen Antriebsrings bekannt, bei dem ein Kord helikal auf eine Trommel gewickelt und danach mit Gummi umgeben wird, um den Antriebsriemen zu erhalten. Nachteilig an diesem System ist, dass Antriebsriemen mit besonders hohen Festigkeiten so nicht erhalten werden können.
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Aus der
JP H02-97745 A ist ein Verfahren zum Herstellen eines V-Riemens bekannt, bei dem Korde ebenfalls auf eine Trommel aufgewickelt und danach mit Gummi umgeben werden. Nach dem Vulkanisieren wird dann der V-Riemen herausgeschnitten.
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Aus der
EP 0 467 630 A2 ist ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Keilriemens bekannt, bei dem die Korde auf eine Trommel gewickelt und danach mit Gummi umgeben werden.
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Aus der
JP H08-11 975 B2 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Antriebsriemens bekannt.
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Wünschenswert ist ein Verfahren, mit dem Antriebsriemen, insbesondere in kleinen Serien, kostengünstig und mit einfachen Mitteln hergestellt werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Nachteile im Stand der Technik zu vermindern.
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Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung eines endlichen Antriebsriemens mit einfachen und kostengünstigen Mitteln.
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Erfindungsgemäß werden zumindest zwei Zugträger auf die Wickeltrommel spiralförmig aufgewickelt. Natürlich können auch mehr als zwei Zugträger, beispielsweise 3, 4, 5, 6, 7 und mehr Zugträger, auf die Wickeltrommel aufgewickelt werden.
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Die Wickeltrommel ist bevorzugt drehbar, insbesondere um eine Längsachse L der Wickeltrommel, gelagert und zum Aufwickeln der Zugträger auf dieser vorzugsweise mittels eines Motors rotierbar. Zu diesem Zwecke kann ein Motor an der Wickeltrommel angeordnet sein.
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Insbesondere sind die Wickelwinkel α der Zugträger gleich groß. Dies verhindert, dass sich Zugträger beim Aufwickeln überlagern.
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Insbesondere ist der Wickelabstand w für alle Zugträger gleich groß. Das heißt, dass der Wickelabstand w zwischen jeweils zwei benachbarten Windungen eines beliebigen Zugträgers gleich dem Wickelabstand w zwischen jeweils zwei benachbarten Windungen eines beliebigen anderen Zugträgers ist.
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Insbesondere ist der Zugträgerabstand z für alle Zugträger gleich groß. Das heißt, dass ein Zugträgerabstand z zwischen zwei beliebigen benachbarten Zugträgern eines Zugträgerbandes gleich dem Zugträgerabstand z zwischen zwei jeweils anderen beliebigen und benachbarten Zugträgern ist.
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Der Zugträgerabstand z und der Wickelabstand w werden jeweils zwischen Mittelpunkten von Zugträgern gemessen.
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Gleichheit im Sinne der Erfindung bedeutet eine technische Gleichheit. Mit anderen Worten können aufgrund von beispielsweise Fertigungstoleranzen nicht vermeidbare Abweichungen von einer Gleichheit im mathematischen Sinne gegeben sein. Die Abweichungen zwischen zwei im technischen Sinne gleichen Werten, beispielsweise Winkeln und Abständen, können insbesondere bis zu ± 20%, bevorzugt bis zu ±10%, betragen.
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Die Zugträger sind flexibel und im Wesentlichen nicht dehnbar, um Zugkräfte aufzunehmen. Sie können beispielsweise aus Stahl, rostfreiem Edelstahl, Aramid, Glasfaser oder Polyester bestehen. Stahlzugträger beispielsweise bestehen aus dünnen, verzinkten Filamenten, die zu Litzen gezwirnt sind, die wiederum weiter zu Zugträgern verdrillt sind.
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Vorzugsweise wird vor dem Aufwickeln eine Materiallage bestehend aus einem Gewebe oder einer Folie auf der Wickeltrommel angeordnet oder ist bereits eine solche Materiallage angeordnet, bevor die Zugträger auf die Wickeltrommel aufgewickelt werden. Die Materiallage kann beispielsweise eine PVC-Folie oder ein Polyamidgewebe sein. Die Materiallage, die auf der Wickeltrommel vorgelegt wird, kann mehrschichtig sein und eine Riemenmateriallage umfassen. Alternativ kann eine auf der Wickeltrommel vorgelegte Materiallage aus einem Riemenmaterial bestehen.
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Das Aufbringen von Riemenmaterial auf die Wickeltrommel kann in mehreren Schritten und zwischen den einzelnen Verfahrensschritten erfolgen. So kann beispielsweise Riemenmaterial direkt auf die Wickeltrommel aufgebracht werden, bevor etwas anderes darauf angeordnet wird. Zusätzlich oder alternativ wird Riemenmaterial auf die Wickeltrommel aufgebracht, nachdem eine Materiallage aus Gewebe oder Folie darauf angeordnet wurde. Mit anderen Worten kann Riemenmaterial auf die Materiallage aufgebracht werden. Zusätzlich oder alternativ wird Riemenmaterial auf die Wickeltrommel aufgebracht, nachdem das Zugträgerband auf die Wickeltrommel gewickelt wurde. Mit anderen Worten kann das Riemenmaterial auf das Zugträgerband aufgebracht werden.
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Als Riemenmaterial können die üblicherweise für Antriebsriemen verwendeten Riemenmaterialien wie Kautschuke und Thermoplaste oder Gemische dieser verwendet werden. Als Kautschuk können die üblicherweise für Antriebsriemen verwendeten Naturkautschuke oder Synthesekautschuke, beispielsweise Polyurethan-Kautschuk, oder Gemische dieser verwendet werden.
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Vorzugsweise sind Nuten auf einer Mantelfläche der Wickeltrommel ausgebildet. Die Nuten sind vorzugsweise trapezförmig ausgebildet, um korrespondierende Riemenzähne an dem endlichen Antriebsriemen auszubilden, sodass ein endlicher Zahnriemen erhalten wird.
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Die Nuten können zudem in einem Nutenverlaufswinkel β relativ zu einer Parallelen der Längsachse L der Wickeltrommel verlaufen und der Wickelwinkel α so gewählt werden, dass die Zugträger in einem rechten Winkel zu den Nuten verlaufen. Dies ermöglicht es, die Riemenzähne in ihrer Längserstreckungsrichtung quer zur Erstreckungsrichtung des Zahnriemens auszubilden.
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Bevorzugt wird der durch das Aushärten oder Vulkanisieren des Riemenmaterials hergestellte Zugträgerwickel vor dem Zuschneiden von der Wickeltrommel entfernt und auf einem Dorn angeordnet, auf dem das Zuschneiden des Zugträgerwickels zu dem endlichen Antriebsriemen erfolgt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zumindest zwei Zugträger gleichzeitig auf die Wickeltrommel gewickelt. Es können also beispielsweise alle Zugträger eines Zugträgerbandes gleichzeitig auf die Wickeltrommel aufgewickelt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zumindest zwei Mal hintereinander zumindest ein Zugträger auf die Wickeltrommel gewickelt.
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In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zumindest zwei Mal hintereinander zumindest zwei Zugträger gleichzeitig auf die Wickeltrommel gewickelt. Mit anderen Worten werden die Zugträger eines Zugträgerbandes nicht alle auf einmal aufgewickelt, sondern zumindest ein oder zumindest zwei Zugträger in zumindest zwei Schritten hintereinander aufgewickelt. Dadurch können auch Zugträgerbänder mit einer Vielzahl von Zugträgern effizient aufgewickelt werden, ohne dass es einer entsprechend großen und teuren Wickelvorrichtung bedarf. Auch ist das Verfahren hinsichtlich der Anzahl aufzuwickelnder Zugträger hierdurch flexibel.
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Ein Verhältnis von einem Wickeltrommeldurchmesser d1 der Wickeltrommel zu dem Wickelabstand w von größer als 10 und/oder kleiner als 100, insbesondere größer als 20 und/oder kleiner als 80 und ganz besonders bevorzugt größer als 30 und/oder kleiner als 60 wurde als günstig herausgefunden.
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Es wurde herausgefunden, dass bei großen Wickeltrommeldurchmessern d1 und kleinen Wickelabständen w parallel zur Längsachse L der Wickeltrommel verlaufende Nuten zwar weiterhin nicht orthogonal sondern schräg zur Längserstreckungsrichtung des Zahnriemens angestellte Riemenzähne des hergestellten Zahnriemens zur Folge haben. Die Schräge ist bei den erfindungsgemäßen Verhältnissen jedoch für die meisten Anwendungen vernachlässigbar, sodass dennoch eine hohe Zugkraftübertragung mit den so hergestellten Zahnriemen möglich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden der Wickelabstand w, der Zugträgerabstand z, eine Zugträgeranzahl x und ein Zugträgerdurchmesser d4 der Zugträger so gewählt, dass die Ränder des endlichen Antriebsriemens Randbreiten b aufweisen, die zumindest das Einfache des Zugträgerabstandes z betragen. Bevorzugt betragen die Randbreiten zumindest das Doppelte, ganz besonders bevorzugt zumindest das Dreifache des Zugträgerabstandes z und/oder bevorzugt höchstens das Achtfache, besonders bevorzugt höchstens das Sechsfache des Zugträgerabstandes z. Die Randbreiten werden dabei von den äußersten Zugträgern des Zugträgerbandes bis zur Schneidlinie gemessen.
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Ein Zugträgerabstand z der Zugträger, der das 1,1- bis 1,6-fache, bevorzugt das 1,1-bis 1,4-fache und ganz besonders bevorzugt das 1,1- bis 1,2-fache des Zugträgerdurchmessers d4 beträgt, wurde als besonders gut geeignet herausgefunden.
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Bevorzugt ist der Wickelwinkel α größer als 0,5°, insbesondere größer als 0,7° und ganz besonders bevorzugt größer als 1° und/oder kleiner als 15°, insbesondere kleiner als 10° und besonders bevorzugt kleiner als 5°.
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Bevorzugt wird das Riemenmaterial auf die Wickeltrommel, insbesondere auf das Zugträgerband, bandförmig aufgewickelt. Bandförmig bedeutet insbesondere, dass das Riemenmaterial als zumindest ein Band vorliegt, dessen Bandlänge größer als eine Bandbreite ist. Beim bandförmigen Aufwickeln des Riemenmaterials kann das Riemenmaterial aber auch in Form von zwei, drei, vier oder mehr Bändern vorliegen. Bevorzugt beträgt die Bandbreite eine Breite des Wickelabstandes w ± 20%. Bevorzugt beträgt das Verhältnis von Bandlänge zu Bandbreite zumindest 2, ganz besonders bevorzugt zumindest 10 und/oder bevorzugt höchstens 200, ganz besonders bevorzugt höchstens 100. Das Riemenmaterial kann dabei ebenfalls unter dem Wickelwinkel α auf die Wickeltrommel aufgewickelt werden.
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Wird das Zugträgerband mittels eines Kammes gekämmt, um die Zugträger in dem Zugträgerband parallel zueinander auszurichten, wobei der Kamm zumindest eine Anzahl von Zugträgeranzahl x minus 1 parallelen Zinken aufweist, die (a) eine Zinkenbreite der Zinken aufweisen, die der Differenz zwischen Zugträgerabstand und Zugträgerdurchmesser entspricht, und
- (b) einen Zinkenabstand zwischen den Zinken gleich einem Zugträgerdurchmesser (d4) aufweisen, wird sichergestellt, dass die aufgewickelten Zugträger im späteren Antriebsriemen in dem erfindungsgemäßen Sinne und mit allenfalls geringen Abweichungen angeordnet sind. Dieser Schritt erfolgt insbesondere vor einem Aufbringen von Riemenmaterial auf das Zugträgerband.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zur Herstellung eines endlosen Antriebsriemens, bei dem ein endlicher Antriebsriemen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines endlichen Antriebsriemens hergestellt wird, die beiden Enden des endlichen Antriebsriemens zum einem endlosen Antriebsriemen mit einer Riemenbreite, die dem Wickelabstand w entspricht, verbunden. Dies kann beispielsweise mittels einer Klammer erfolgen, die die Enden der Zugträger in den beiden Enden des endlichen Antriebsriemens zugfest miteinander verbindet.
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Beispielhaft kann das Verfahren dazu eingesetzt werden, einen endlichen Zahnriemen mit 16 Zugträgern in einem Zugträgerband herzustellen. Die Zugträger weisen in diesem Beispiel einen Zugträgerdurchmesser d4 = 1 mm auf. Der Zugträgerabstand beträgt z = 1,2 mm. Folglich weist das Zugträgerband eine Breite von 15 x 1,2 mm + 2 x 0,5 mm = 19 mm auf. Die Randbreiten betragen folglich je b = 3 mm. Der Wickelwinkel beträgt in diesem Beispiel α = 0,5°, die Nuten verlaufen parallel zur Längsachse L der Wickeltrommel, die den Wickeltrommeldurchmesser d1 = 300 mm aufweist. Der Wickelwinkel beträgt dann 1,5°.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 - eine schematische Schrägansicht einer Wickeltrommel mit spiralförmig aufgewickelten Zugträgern,
- 2 - einen Schnitt quer durch die auf der Wickeltrommel aufgewickelten Zugträger in einem Ausschnitt A aus der 1,
- 3 - einen Längsschnitt entlang eines auf der Wickeltrommel aufgewickelten Zugträgerbandes, auf das bereits Riemenmaterial aufgebracht wurde, und
- 4 - den Längsschnitt entlang des Zugträgerbandes aus 3, nachdem das Riemenmaterial ausgehärtet oder vulkanisiert wurde.
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1 zeigt eine schematische Schrägansicht der Wickeltrommel 1 mit drei in einem Nutverlaufswinkel β relativ zu einer Parallelen der Längsachse L der Wickeltrommel 1 angeordneten Nuten 2.1, 2.2, 2.3, die hier der Einfachheit halber schematisch als Linien dargestellt sind. Die Nuten 2.1, 2.2, 2.3 sind vorliegend trapezförmig ausgebildet, um korrespondierende Riemenzähne an dem endlichen Zahnriemen auszubilden, wobei sich der Querschnitt der Nuten 2.1, 2.2, 2.3 in Richtung von einer Mantelfläche der Wickeltrommel 1 zu der Längsachse L der Wickeltrommel 1 verringert. Der Nutverlaufswinkel β kann alternativ 0 betragen, sodass die Nuten 2.1, 2.2, 2.3 parallel zu der Längsachse L verlaufen.
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Auf der Mantelfläche der Wickeltrommel 1 ist eine Gewebelage 3 aus Polyamid angeordnet, auf die fünf Zugträger 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 unter einem Wickelwinkel α = 0,5° und mit fünf Windungen aufgewickelt sind. Unterhalb und/oder oberhalb der Gewebelage 3 kann zusätzlich zumindest eine Lage Riemenmaterial angeordnet sein. Der Wickelwinkel α ist der Winkel zwischen den Zugträgern 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 und einer Orthogonalen O zur Längsachse L. Der Wickelabstand w1 ist beispielhaft für den Zugträger 4.1 eingezeichnet.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen alle Zugträger 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 einen gleich großen Wickelabstand w auf. Auch die Zugträgerabstände z1,2 , z2,3 , z3,4 , z4,5 zwischen benachbarten Zugträgern 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 eines Zugträgerbandes 5 sind für alle Zugträger 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 gleich groß, was in 2 besonders gut zu erkennen ist. Ebenfalls sind die Randbreiten b1 (siehe 2) und bs (siehe 1), also die Entfernungen von den äußersten Zugträgern 4.1 und 4.5 des Zugträgerbandes 5 zu der Schneidlinie S, die hier gestrichelt angedeutet ist, gleich groß. Die einheitlichen Randbreiten b1 , bs betragen vorliegend das doppelte des einheitlichen Zugträgerabstandes z1,2 , z2,3 , z3,4 , z4,5 .
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Die Nuten 2.1, 2.2. und 2.3 verlaufen unter einem rechten Winkel zu den Zugträgern 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5. Dies bewirkt, dass die Riemenzähne in Längsrichtung in einem rechten Winkel zur Längserstreckung des Zahnriemens ausgebildet werden.
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2 zeigt einen Querschnitt durch Zugträger 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 und Wickeltrommel 1 im Bereich A aus 1. Mittels eines Kammes 6 mit sechs Zinken 7.1 bis 7.6 werden die Zugträger nach dem Aufwickeln auf die Gewebelage 3, oder alternativ eine nicht dargestellte Lage aus Riemenmaterial, der Wickeltrommel 1 gekämmt, um gleichmäßige Zugträgerabstände z1,2 , z2,3 , z3,4 , z4,5 zwischen den Zugträgern 4.1 bis 4.5 sicherzustellen.
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3 zeigt einen Längsschnitt entlang eines auf der Wickeltrommel aufgewickelten Zugträgerbandes. Zu erkennen sind die Wickeltrommel 1 mit Nuten 2.1, 2.2, 2.3 und darüber angeordneter Gewebelage 3, wobei darauf wiederum der Zugträger 4 spiralförmig gewickelt ist und auf den Zugträger 4 ein Riemenmaterial 8 aufgebracht wurde. Zusätzlich kann zumindest eine Lage aus Riemenmaterial 8 zwischen Wickeltrommel 1 und Gewebelage 3 und/oder zwischen Gewebelage 3 und Zugträger 4 angeordnet sein.
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Die 4 zeigt das Zugträgerband aus 3, nachdem das Riemenmaterial 8 hierauf ausgehärtet oder vulkanisiert wurde. Die Dicke der Riemenmateriallage 8.4 oberhalb des Zugträgers 4 hat gegenüber dem Riemenmaterial8 oberhalb des Zugträgers 4 aus 3 abgenommen und der restliche Teil des Riemenmaterials 8 aus 3 hat sich zwischen Zugträger 4.1 bis 4.5 und als Riemenmateriallagen 8.1, 8.2 und 8.3 in die Nuten 2.1, 2.2, 2.3 hinein gesetzt.
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Bezugszeichenliste
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- α
- Wickelwinkel
- β
- Nutverlaufswinkel
- b1, b5
- Randbreiten
- d1
- Wickeltrommeldurchmesser
- d4
- Zugträgerdurchmesser
- w
- Wickelabstand
- z1,2, z2,3, z3,4, z4,5
- Zugträgerabstände
- L
- Längsachse der Wickeltrommel
- O
- Orthogonale zur Längsachse der Wickeltrommel
- S
- Schneidlinie
- 1
- Wickeltrommel
- 2.1...2.3
- Nuten
- 3
- Gewebelage
- 4.1...4.5
- Zugträger
- 5
- Zugträgerband
- 6
- Kamm
- 7.1...7.6
- Zinken
- 8
- Riemenmaterial
- 8.1 ... 8.4
- Riemenmateriallagen