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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stahlgelenkkette gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Überprüfung oder Messung des Verschleißzustandes einer Stahlgelenkkette gemäß den Merkmalen im Anspruch 10.
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Aus dem Stand der Technik ist der Einsatz von Ketten zur Übertragung von Kräften bekannt. Insbesondere in der Fördertechnik, beispielsweise bei der Förderung von Schüttgütern, werden Ketten über sogenannte Kettenräder gedreht, so dass auf die Kette in Zugrichtung eine Kraft aufgebracht wird. Neben beispielsweise Rundstahlgliederketten sind auch Stahlgelenkketten aus dem Stand der Technik bekannt. Stahlgelenkketten werden auch als Rollenkette bzw. Hülsenkette oder auch als Laschenkette bezeichnet.
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Deren Aufbau zeichnet sich durch zwei parallel gegenüberliegende Innenlaschen aus. Auf zwei dieser Innenlaschen folgen dann in Kettenlängsrichtung zwei parallel gegenüberliegende Außenlaschen, wiederum gefolgt von zwei gegenüberliegenden Innenlaschen. Die Innenlaschen sind verbunden über Buchsen, die Außenlaschen sind verbunden über Bolzen. Der jeweilige Bolzen läuft innerhalb einer zugehörigen Buchse. Über der Buchse kann je nach Anwendungsfall noch eine Rolle angeordnet sein. Wird nunmehr die Kette über ein Kettenrad gedreht, so dreht sich der Bolzen innerhalb der Buchse. Wird die Kette in Kettenlängsrichtung auf Zug beansprucht, so längt sich die Kette ebenfalls, so dass es mit fortschreitendem Einsatz der Kette zu einer Teilungslängung kommt.
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Im Einsatz der Kette ist es dann mitunter nicht möglich, den inneren Verschleißzustand von Bolzen zu Buchse festzustellen, ohne die Kette zumindest teilweise zu demontieren.
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Aus der
DE 102 34 626 A1 , und hier konkret
3, ist ein Messverfahren bekannt, bei dem die Teilungslängung einer solchen Kette gemessen wird. Eine exakte Messung des Verschleißzustandes von Buchse zu Bolzen ist damit jedoch nicht möglich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik, eine Möglichkeit aufzuzeigen, den Verschleißzustand zwischen Buchse und Bolzen überwachen zu können.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird bei einer Stahlgelenkkette mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.
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Ein verfahrenstechnischer Teil der Aufgabe wird gemäß den Merkmalen im Anspruch 10 gelöst.
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Die Stahlgelenkkette weist in Kettenlängsrichtung aufeinander folgende Außenlaschen und Innenlaschen auf, die über jeweils ineinandergreifende Buchsen und Bolzen miteinander jeweils paarweise gekoppelt sind.
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Die parallel zueinander beabstandeten Außenlaschen sind über einen Bolzen gekoppelt. Die parallel in einem relativ dazu kleineren Abstand gegenüberliegenden Innenlaschen sind über die Buchsen gekoppelt. Die Bolzen greifen in die Buchsen ein.
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Damit nunmehr erfindungsgemäß der Verschleiß zwischen Bolzen und Buchsen festgestellt werden kann, ist in zumindest einem Bolzen der Stahlgelenkkette, nachfolgend auch Kette genannt, eine Radialbohrung angeordnet. Die Radialbohrung ist derart in dem Bolzen angeordnet, dass eine Mittellängsachse der Radialbohrung in Kettenlängsrichtung zeigt. Die Radialbohrung ist ebenfalls derart angeordnet, dass bei Beaufschlagung der Stahlgelenkkette mit einer Zugkraft, Bolzen und Buchse mit ihren Mantelflächen zumindest teilweise aneinander anliegen, dergestalt, dass die Radialbohrung in der Anlagefläche liegt.
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In der Radialbohrung ist nunmehr ein elektrischer Sensor, auch Verschleißsensor genannt, angeordnet. Der Verschleißsensor misst den Verschleiß zwischen Innenmantelfläche der Buchse und Außenmantelfläche des Bolzens.
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Dadurch, dass in der Radialbohrung ein elektrischer Verschleißsensor angeordnet ist, ist es möglich, bei zusammengesetzter Stahlgelenkkette, mithin ohne Demontage, den inneren Verschleißzustand festzustellen. Hierzu ist der elektrische Sensor insbesondere als elektrischer Widerstand ausgebildet, so dass sich bei fortschreitendem abrasiven Verschleiß der Widerstandswert des elektrischen Sensors ändert. Aufgrund der Änderung des elektrischen Widerstandswertes kann ein Rückschluss auf den inneren Verschleißzustand zwischen Buchse und Bolzen getroffen werden.
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Das Messverfahren selbst kann passiv oder auch aktiv durchgeführt werden. Besonders bevorzugt ist bei beiden vorgenannten Messverfahren in den Bolzen eine zusätzliche Axialbohrung eingebracht. Durch die Axialbohrung ist ein Kabel geführt, welches den in der Radialbohrung angeordneten elektrischen Sensor mit einer axial endseitigen Stelle des Bolzens elektrisch verbindet. Die Axialbohrung und die Radialbohrung schneiden sich in dem Bolzen bzw. greifen ineinander ein. Nunmehr kann ein elektrisches Widerstandsmessgerät an das axiale Ende des Bolzens elektrisch mit den Leitungen gekoppelt werden und eine Widerstandsmessung vorgenommen werden. Dieses Messverfahren kann in vorgegebenen Zeitintervallen bzw. in Abhängigkeit der Betriebsstunden der zu überprüfenden Stahlgelenkkette erfolgen.
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Beim aktiven Messverfahren kann an dem axialen Ende des Bolzens ein Sender, auch Drahtloskommunikationsmodul genannt, angeordnet werden. Dieser kann nach einem Drahtlosstandard, beispielsweise WLAN, Bluetooth oder ähnlichem mit einer externen Empfangseinheit kommunizieren. Der Sender wird so angeordnet, dass er seitlich über die Außenlasche vorsteht. Der Bolzen selbst wird somit in seiner Belastungsfähigkeit sowie in seiner Festigkeit nicht beeinflusst. Ferner ist eine Energieversorgungsquelle, beispielsweise ein Akkumulator oder ähnliches, angeordnet, dergestalt, dass eine kontinuierliche Messung oder auch eine diskontinuierliche Messung in vorgegebenen Zeitintervallen, beispielsweise einmal pro Tag, durchgeführt wird und der gemessene Verschleißwert entweder permanent oder aber nach erfolgter Messung an eine externe Empfangseinheit übertragen wird. Auch kann das Drahtloskommunikationsmodul beispielsweise nach dem Prinzip eines RFID-Tags oder ähnlichem mit einer externen Empfangseinrichtung kommunizieren.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es somit insbesondere möglich, eine relativ exakte Messung des fortschreitenden inneren Verschleißzustandes einer erfindungsgemäßen Stahlgelenkkette vorzunehmen. Das Erreichen eines kritischen Verschleißzustandes kann exakt bestimmt werden, so dass die Stahlgelenkkette erst relativ spät erneuert bzw. ausgetauscht werden muss, ohne dass Gefahr gelaufen wird, einen kritischen Verschleißzustand zu überschreiten.
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Der elektrische Sensor ist insbesondere durch eine Leiterplatte ausgebildet. Die Leiterplatte kann auch Leiterplatine genannt werden. Auf der Leiterplatte sind einzelne Leiterbahnen angeordnet. Die Leiterplatte wird in die Radialbohrung eingesetzt und insbesondere mit einer Vergussmasse lagefixiert. Bei der Vergussmasse kann es sich um einen Kleber oder auch eine Verbundmasse handeln. Die Leiterbahnen sind von einem radial außenliegenden Ende abgestuft auf der Leiterplatte ausgebildet. Bei zunehmendem Verschleiß wird somit eine erste außenliegende Leiterbahn durchtrennt, bei fortschreitendem Verschleiß wird dann die nächste Leiterbahn durchtrennt usw. In einer jeweiligen Leiterbahn ist bevorzugt ein elektrischer Widerstand angeordnet, insbesondere ein SMD-Widerstand. Bei jeder durchgetrennten Leiterbahn ändert sich somit der elektrische Gesamtwiderstand der Leiterplatte und somit des elektrischen Sensors.
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Bevorzugt sind auf der Vorderseite und der Rückseite der Leiterplatte Leiterbahnen angeordnet. Hierdurch können zum einen die Leiterbahnen auf Vorderseite und Rückseite in identischen Abstufungen angeordnet sein, so dass diese redundant ausgebildet sind. Es ist jedoch auch möglich, dass auf der Vorderseite und der Rückseite in einzelnen Abständen zueinander abgestufte Leiterbahnen angeordnet sind. Die Radialbohrung kann somit mit einem relativ kleinen Durchmesser ausgeführt werden. Gleichzeitig ist es jedoch möglich, in Radialrichtung eine Vielzahl abgestufter Leiterbahnen anzuordnen, ohne dass die Leiterplatte quer zur Radialrichtung eine zu große Dimensionierung erhält.
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Weiterhin bevorzugt ist die Radialbohrung mit einem Stufenabsatz ausgebildet. Bevorzugt kann die Leiterplatte formschlüssig in dem Stufenabsatz zur Anlage kommen. Bei zunehmendem Verschleiß wird ebenfalls eine Druckkraft auf die Leiterplatte in Radialrichtung aufgebracht. Dadurch, dass die Leiterplatte an dem Stufenabsatz formschlüssig anliegt, wird die Leiterplatte gehalten und kann nicht in Radialrichtung tiefer in die Radialbohrung gedrückt werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Überprüfung und/oder Messung des Verschleißzustandes der Stahlgelenkkette mit dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen elektrischen Sensor. Durch insbesondere abrasiven Verschleiß zwischen Innenmantelfläche der Buchse und Außenmantelfläche des Bolzens wird auch der elektrische Sensor einem abrasiven Verschleiß unterzogen, so dass ein Rückschluss auf den Verschleißzustand getroffen werden kann.
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Es ändert sich insbesondere der elektrische Widerstandswert des elektrischen Sensors mit zunehmendem abrasiven Verschleiß.
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Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch vorstellbar, den elektrischen Sensor beispielsweise als Hall-Sensor auszubilden. Alle zuvor genannten Ausführungen treffen auf das Verfahren ebenfalls zu.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungen werden in schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfacheren Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Stahlgelenkkette in perspektivischer Ansicht,
- 2 die Stahlgelenkkette in Draufsicht,
- 3 die Stahlgelenkkette in Seitenansicht,
- 4 und 5 jeweils einen Teil eines entsprechenden Kettenstranges der erfindungsgemäßen Stahlgelenkkette,
- 6 eine Seitenansicht auf den Teil des Kettenstranges der Stahlgelenkkette gemäß 4 und 5,
- 7 eine dazu passende Stirnansicht zu 6 mit Blickrichtung auf die Bildebene bezogen von links,
- 8 eine Querschnittsansicht gemäß der Schnittlinie A-A aus 6,
- 9 a) bis d) einen erfindungsgemäßen Bolzen mit Radialbohrung in verschiedenen Ansichten,
- 10 a) bis d) einen erfindungsgemäßen Bolzen mit zusätzlichem Drahtloskommunikationsmodul und Energieversorgungsmodul in verschiedenen Ansichten,
- 11 a) bis d) den elektrischen Sensor in Form einer Leiterplatine mit darauf angeordneten Leiterbahnen in verschiedenen Ansichten,
- 12 eine Ansicht des Bolzens mit in der Radialbohrung angeordneten Leiterplatine und
- 13 eine in die Radialbohrung eingesetzte Leiterplatine mit Anschlag.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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Die Stahlgelenkkette 1 weist zueinander parallel beabstandete Außenlaschen 2 sowie in Kettenlängsrichtung 3 auf die jeweiligen Außenlaschen 2 folgende Innenlaschen 4 auf. Die Außenlaschen 2 sind über einen Bolzen 5 miteinander gekoppelt. Die Innenlaschen 4 sind über eine Buchse 6 miteinander gekoppelt. Die jeweiligen Bolzen 5 sind in den Buchsen 6 drehbar angeordnet.
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Der in 1 und 2 auf die Bildebene bezogene links angeordnete Bolzen 5 weist seitlich eine Verlängerung auf sowie eine daran angeordnete Topfbuchse 7 zur Aufnahme eines später beschriebenen Drahtloskommunikationsmoduls sowie einer Energieversorgungsquelle. Gegenüber den Innenlaschen 4 sind nochmals außen Winkellaschen 8 angeordnet zur Aufnahme beispielsweise eines Becherwerkes oder ähnlichem, was jedoch nicht weiter dargestellt ist. Der Bolzen 5 ist bei zusammengesetzter Kette von Innenlaschen und einer Buchse übergriffen, was zur besseren Illustrierung hier nicht dargestellt ist.
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4 und 5 zeigen jeweils einen Teil eines entsprechenden Kettenstranges der erfindungsgemäßen Stahlgelenkkette 1.
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6 zeigt eine Seitenansicht auf den Teil des Kettenstranges der Stahlgelenkkette gemäß 4 und 5.
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7 zeigt eine dazu passende Stirnansicht zu 6 mit Blickrichtung auf die Bildebene bezogen von links.
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8 zeigt eine Querschnittsansicht gemäß der Schnittlinie A-A aus 6. Hier ist gezeigt, dass in dem Bolzen 5 eine Radialbohrung 9 eingebracht ist. Die Radialbohrung 9 ist bevorzugt bezogen auf die Länge 10 des Bolzens 5 in etwa mittig angeordnet. Die Radialbohrung 9 kann auch außermittig angeordnet sein, bevorzugt ist jedoch die Radialbohrung 9 in Axialrichtung A in einem Bereich zwischen 40% und 60% der Länge 10 des Bolzens 5 angeordnet. Ebenfalls seitlich angeordnet sind ein Drahtloskommunikationsmodul 11 sowie ein Energieversorgungsmodul 12.
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9 a) bis d) zeigen den erfindungsgemäßen Bolzen 5 in verschiedenen Ansichten. Der Bolzen 5 weist bezogen auf seine Länge 10 in einem mittigen Bereich eine in Radialrichtung R verlaufende Radialbohrung 9 auf. In der Radialbohrung 9 angeordnet ist ein elektrischer Sensor 13. Der elektrische Sensor 13 ist bevorzugt in Form einer Leiterplatine 16 ausgebildet. 9a und 9b zeigen insbesondere den Bolzen 5 in Einbaulage. Die Radialbohrung 9 ist derart in dem Bolzen 5 angeordnet, dass die Radialrichtung R mit einer Zugrichtung Z, die gleichsam auch in Kettenlängsrichtung 3 orientiert ist, fluchtet. An dieser Stelle kommen Bolzen 5 und Buchse 6 bei Beaufschlagung der Stahlgelenkkette aufgrund einer Zugkraft zur Anlage. Folglich tritt hier am ehesten abrasiver Verschleiß auf, welcher wiederum unmittelbar durch den elektrischen Sensor 13 ermittelt wird.
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Damit der elektrische Sensor 13 mit einer Messstelle oder aber der Energieversorgungsvorrichtung 12 und dem Drahtloskommunikationsmodul 11 gekoppelt werden kann, ist ferner bevorzugt eine Axialbohrung 14 vorgesehen. 9 d) zeigt dabei eine Längsschnittansicht durch den Bolzen 5. Die Axialbohrung 14 kreuzt die Radialbohrung 9.
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Hier können dann nicht näher dargestellte elektrische Anschlussleitungen hindurchgeführt werden, um den elektrischen Sensor mit einem externen Messgerät zu koppeln.
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10 a) bis d) zeigen eine ähnliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bolzens 5. Hier ist jedoch an einem axialen Ende 15 des Bolzens 5 ein Drahtloskommunikationsmodul 11 sowie ein Energieversorgungsmodul 12 angeordnet. Beispielsweise können hier Batterien eingesetzt werden, so dass der elektrische Sensor 13 in der Radialbohrung 9 über nicht näher dargestellte elektrische Leitungen mit dem Energieversorgungsmodul 12 sowie dem Drahtloskommunikationsmodul 11 gekoppelt werden kann.
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11 a) bis d) zeigen den elektrischen Sensor 13 in Form einer Leiterplatine 16 mit darauf angeordneten Leiterbahnen 19 in verschiedenen Ansichten. Auf einer Vorderseite 17 sowie einer Rückseite 18 weist die Leiterplatine 16 jeweils Leiterbahnen 19 auf. Die Leiterbahnen 19 sind auf die Radialrichtung R bezogen abgestuft ausgebildet. Eine erste Leiterbahn 19.1 ist auf die Radialrichtung R bezogen an einem vorderen Ende 20 der Leiterplatine 16 angeordnet. Tritt in Radialrichtung R Verschleiß auf, so wird das vordere Ende 20 abgetragen und dadurch die erste Leiterbahn 19.1 beschädigt bzw. durchtrennt. Der Abstand 26 wird durch zunehmenden Verschleiß verkürzt, bis die zweite Leiterbahn 19.2 durchtrennt wird.
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In den jeweiligen Leiterbahnen 19 sind elektrische Widerstände 21, beispielsweise SMD-Widerstände, angeordnet. Bei Durchtrennen der ersten Leiterbahn 19.1 ändert sich somit der elektrische Gesamtwiderstand der Leiterplatine 16. Gleiches gilt dann für die zweite Leiterbahn 19.2 sowie für die dritte Leiterbahn 19.3.
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Mit zunehmendem abrasiven Verschleiß in Radialrichtung R können dann auf der Rückseite 18 ebenfalls Leiterbahnen 19 angeordnet sein, so dass eine vierte Leiterbahn 19.4, eine fünfte Leiterbahn 19.5 sowie eine sechste Leiterbahn 19.6 bei zunehmendem Verschleiß durchtrennt werden. Der Vorteil von Anordnen der Leiterbahnen 19 auf Vorderseite 17 und Rückseite 18 liegt darin, dass die Breite 22 der Leiterplatine 16 relativ schmal ausfallen kann, was wiederum den Durchmesser der Radialbohrung 9 relativ klein ausfallen lässt.
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Ferner weist die Leiterplatine 16 einen Anschlag 23 auf, mit welchem sie in einem Stufenabsatz 24 der Radialbohrung 9, dargestellt in 13, formschlüssig zur Anlage kommt. Dies bietet den Vorteil, dass die Leiterplatine 16 in Radialrichtung R nicht tiefer in die Radialbohrung 9 hineingedrückt wird. Der verbleibende Raum in der Radialbohrung 9 kann durch eine Vergussmasse 25 ausgefüllt sein. Über elektrische Anschlusspunkte 29 kann dann die Leiterplatine 16 über nicht dargestellte Leitungen durch die Axialbohrung 14 mit einem axialen Ende 15 des Bolzens 5 verbunden werden. Ferner zeigt 13, dass die Innenmantelfläche 27 der Buchse 6 an der Außenmantelfläche 28 des Bolzens 5 formschlüssig anliegt. Diese Schnittansicht entspricht gleichsam auch einer Schnittansicht in Kettenlängsrichtung 3 des Kettenstranges der Stahlgelenkkette 1. Wird diese in Zugrichtung Z mit einer Zugkraft beaufschlagt, so liegen Innenmantelfläche 27 und Außenmantelfläche 28 aneinander an und unterliegen abrasivem Verschleiß. Dieser Verschleiß trägt insbesondere in Radialrichtung R an dem Bolzen 5 Material ab. Mit zunehmendem Materialabtrag an dem Bolzen 5 wird auch gleichsam Material von der Leiterplatine 16 abgetragen.
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12 zeigt eine perspektivische Ansicht des Bolzens 5 mit in der Radialbohrung 9 angeordneter Leiterplatine 16.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Stahlgelenkkette
- 2 -
- Außenlasche
- 3 -
- Kettenlängsrichtung
- 4 -
- Innenlasche
- 5 -
- Bolzen
- 6 -
- Buchse
- 7 -
- Topfbuchse
- 8 -
- Winkellasche
- 9 -
- Radialbohrung
- 10 -
- Länge zu 5
- 11 -
- Drahtloskommunikationsmodul
- 12 -
- Energieversorgungsmodul
- 13 -
- elektrischer Sensor
- 14 -
- Axialbohrung
- 15 -
- axiales Ende zu 5
- 16 -
- Leiterplatine
- 17 -
- Vorderseite zu 16
- 18 -
- Rückseite zu 16
- 19 -
- Leiterbahn
- 19.1 -
- erste Leiterbahn
- 19.2 -
- zweite Leiterbahn
- 19.3 -
- dritte Leiterbahn
- 19.4 -
- vierte Leiterbahn
- 19.5 -
- fünfte Leiterbahn
- 19.6 -
- sechste Leiterbahn
- 20 -
- vorderes Ende zu 16
- 21 -
- elektrischer Widerstand
- 22 -
- Breite zu 16
- 23 -
- Anschlag zu 16
- 24 -
- Stufenabsatz zu 9
- 25 -
- Vergussmasse
- 26 -
- Abstand
- 27 -
- Innenmantelfläche zu 6
- 28 -
- Außenmantelfläche zu 5
- 29 -
- elektrische Anschlusspunkte
- A -
- Axialrichtung
- R -
- Radialrichtung
- Z -
- Zugrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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