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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Adapter für die Positionierung und Halterung einer Antriebsmaschine in einem Prüfstand und eine Prüfbaugruppe umfassend einen Adapter und eine Antriebsmaschine.
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Bei der Entwicklung von Motoren, insbesondere Verbrennungsmotoren, ist es eine regelmäßige wiederkehrende Aufgabe, den Motor an eine Belastungseinrichtung anzuschließen, um hierüber auf eine Abtriebswelle des Motors ein Lastdrehmoment auszuüben und um so die Leistungsdaten des Motors sowie auch Haltbarkeit und Emissionen bei unterschiedlichen Rahmenbedingungen bestimmen zu können. Um Motoren unterschiedlicher Hersteller und unterschiedlicher Baugrößen testen zu können, muss der Adapter für die Verbindung mit dem Motor und die Lagerung der Wellenverbindung Anschlussbereiche aufweisen, die herkömmlich individuell an diesen Motor angepasst sind. Dies bedeutet, dass für jeden Motor bzw. jede unterschiedliche Baugröße jeweils ein eigener Adapter konstruiert und hergestellt werden muss. Dies bedeutet einen erheblichen Zeit- und Kostenaufwand.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Adapter bereitzustellen, der einfach an unterschiedliche Motoren anpassbar ist. Dabei sollen bevorzugt keine speziellen Teile individuell für einen speziellen Motor benötigt werden. Auch soll der Adapter bevorzugt steif ausgeführt sein, damit keine Veränderungen der Position des Motors und/oder des Adapters auftreten, die bspw. durch das Antriebsdrehmoment und/oder Vibrationen verursacht sein können. Als eine wesentliche Teilaufgabe soll der Adapter auch eine hinreichende Stabilität der Kraftübertragung aufweisen, um so das Antriebsdrehmoment gut an die Umgebung ableiten zu können.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein Adapter ermöglicht die Positionierung und/oder Lagerung einer Welle einer Antriebsmaschine, wie insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, relativ zu einer Adapterplatte des Adapters. Die Welle der Antriebsmaschine kann auch als eine Wellenverbindung zwischen der Abtriebswelle und weiteren Komponenten des Antriebsstrangs (Verteilergetriebe, Belastungsmaschine etc.) ausgeführt sein. Dabei sind an der Adapterplatte Armelemente, wie insbesondere Winkelelemente, befestigbar und die Armelemente sind zudem an der Antriebsmaschine befestigbar. Bevorzugt kann die Verbindung der Armelemente an der Adapterplatte mittelbar und dabei insbesondere unter Verwendung einer nachfolgend erläuterten Lagerplatte vorgesehen sein. Die Armelemente sind bevorzugt zueinander individuell und/oder unabhängig zueinander ausrichtbar. Die Befestigung der Armelemente an der Adapterplatte ist jeweils in einer Vielzahl von unterschiedlichen Positionen möglich. Die Positionierung und/oder Verschraubung jedes einzelnen Armelements ist individuell möglich, so dass jedes Armelement auch dann in seiner Position veränderlich ist, wenn die anderen Armelemente in ihren Positionen nicht verändert werden. Durch die frei wählbare Ausrichtung der Armelemente wird ein Universaladapter geschaffen, der es ermöglicht, dass eine Vielzahl unterschiedlicher Antriebsmaschinen mit ihm befestigt werden kann.
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Bevorzugt sind zur Bildung der Verbindung der Armelemente mit der Adapterplatte Längsschlitzverbindungen vorgesehen, wobei insbesondere die Adapterplatte oder eine damit verbundene Lagerplatte Längsschlitze umfasst, über die die Armelemente so befestigbar sind, dass eine Freiheit der Einstellbarkeit in einem Freiheitsgrad der Ortslage (also Verschiebbarkeit) und einem Freiheitsgrad der Winkelausrichtung gegeben ist. Bevorzugt sind darüber hinaus keine Freiheitsgrade der Einstellbarkeit gegeben. Das Ziel dieser Längsschlitzverbindung ist es, dass das freie Ende der Armelemente in zwei unabhängigen Bewegungsrichtungen in der Ebene senkrecht zur Abtriebsachse der Antriebsmaschine einstellbar ist, um so eine maximale Freiheit der Befestigung zu haben. Dabei sind andere Ausführungsformen mit vom Gedanken der Erfindung umfasst, wie bspw. eine Klemmung einer Flanke bzw. eines Schenkels eines Armelements relativ zur Lagerplatte. Die Lagerplatte kann zudem über Langlöcher auf der Adapterplatte verdreht werden, was einen rotatorischen Freiheitsgrad erlaubt.
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Bei der jeweilig eingestellten Lage der Armelemente ist bevorzugt eine Lagefixierung, insbesondere über eine formschlüssige Verbindung, wie insbesondere eine Verschraubung, vorgesehen. Und/oder es kann eine Verbindung über eine kraftschlüssige Verbindung vorgesehen sein, die aufgrund einer Haftreibung zwischen der Adapterplatte (bzw. einer Lagerplatte) und dem Armelement erzeugbar ist. Bevorzugt werden beide Prinzipien gleichzeitig eingesetzt, nämlich eine Verschraubung, die einen Formschluss in einer von der Längsschlitzrichtung abweichenden Richtung bewirkt und gleichzeitig einen Kraftschluss, nämlich durch die Haftreibung des Arms mit der entsprechenden Platte.
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Vorteilhaft ist ferner, wenn eine Ebene an den Enden der Armelemente zur Verbindung an der Antriebsmaschine definiert ist und adapterseitig von dieser Ebene ein freier Raum vorgesehen ist, der zur Aufnahme von an der Antriebsmaschine angebrachten Anbauelementen, wie insbesondere einer Kupplung und/oder einem Ein- oder Zweimassenschwungrad, dient. Der entstehende Raum ist insbesondere erforderlich, um eine Kupplung, ein Schwungrad oder weitere verdrehweiche Elemente zwischen Motor und Belastungseinrichtung vorsehen zu können. So ist die Adapterplatte in Achsrichtung der Abtriebsachse der Antriebsmaschine versetzt. So wird es ermöglicht, dass eine Kupplung und/oder ein Schwungrad unmittelbar an die Antriebsmaschine angebracht werden können. Es wurde erkannt, dass abtriebsseitig davon ausreichend Platz vorhanden ist, an dem eine Trägerstruktur, nämlich insbesondere die Adapterplatte, angeordnet werden kann. Dafür ist es zwar notwendig, Armelemente einzusetzen, die selbst eine gewisse Elastizität aufweisen, aber andererseits muss die Adapterplatte eine hohe Steifigkeit bewirken. Die Adapterplatte dient zudem insbesondere der Aufnahme der Wellenlagerung.
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Bevorzugt sind Spannelemente, insbesondere Exzenterelemente, vorgesehen, so dass durch eine entsprechende Einstellung der Spannelemente Anschläge zur Bewegungsbegrenzung von den Armelementen relativ zur Adapterplatte erzeugbar sind. Insbesondere sind die Spannelemente über Lagerpunkte, bevorzugt Verschraubungen, an der Adapterplatte oder an einer Lagerplatte (30) befestigbar. Eine Umkehrbarkeit der Funktion ist natürlich gegeben, dahingehend dass die Exzenterelemente an den Armelementen befestigt, insbesondere verschraubt, werden können. Hierdurch wird über einen Formschluss bewirkt, dass die Armelemente beim Betrieb der Antriebsmaschine nicht ihre Lage ändern können. So wird die Antriebsmaschine dauerhaft und auch bei Vibrationen sicher an der Sollposition gehalten.
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Insbesondere können die Längsschlitze der Längsschlitzverbindungen bogenförmig sein. Dadurch wird die Beweglichkeit der Armelemente erhöht, so dass stets die an der Antriebsmaschine vorgesehenen Befestigungspunkte mit den Armelementen erreicht werden können. Die Führung und Verschraubung der „Arme“ erfolgt bevorzugt über bogenförmige Nuten um die Positionierung der Arme flexibler zu gestalten.
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Vorteilhaft ist ferner, wenn für die Längsschlitzverbindung eine Lagerplatte vorgesehen ist, an der die Armelemente befestigbar sind. Insbesondere umfasst der Adapter Befestigungsmittel zur Befestigung der Lagerplatte an der Adapterplatte. Wenn so diese Lagerplatte relativ zur Adapterplatte an unterschiedlichen Positionen befestigt werden kann, wird eine weitere Freiheit der Einstellbarkeit erreicht.
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Zudem können insbesondere die Armelemente an einer Lagerplatte befestigt sein und die Lagerplatte ist dann an der Adapterplatte befestigbar, wobei insbesondere für diese Verbindung eine zweite Längsschlitzverbindung vorgesehen ist. Diese kann bevorzugt mit kreisförmigen Längsschlitzen versehen sein. Diese Längsschlitzverbindung kann eine Mehrzahl von Längsschlitzen umfassen. So wird eine Einstellbarkeit der Motorvertikalachse relativ zur Adapterplatte ermöglicht. Dies ist vorteilhaft, um die konkreten Bedingungen des Motoreinbaus im Fahrzeug zu simulieren.
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Insbesondere umfasst der Adapter einen Zwischenflansch, an dem die Armelemente befestigbar sind und der Zwischenflansch umfasst Anschlussbereiche zum Anschluss an der Antriebsmaschine. Dieser ist hilfreich, wenn der Motor bauartbedingt nicht dafür vorgesehen ist, dass die Armelemente an ihm befestigbar sind. Die Ausrichtung der Arme ist so flexibel wie möglich gestaltet, um auf diesen Zwischenflansch verzichten zu können. Grundsätzlich kann jedoch mit einem Zwischenflansch gearbeitet werden.
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Eine entsprechende Baugruppe umfasst einen entsprechenden Adapter und eine angebrachte Antriebsmaschine, die einen Antriebsmotor und/oder ein Antriebsgetriebe umfasst, wobei an der Antriebsmaschine ein Ein- oder Zweimassenschwungrad und/oder eine Kupplung und/oder andersartige verdrehweiche Elemente angebracht sind. Der Adapter ermöglicht bevorzugt die Montage einer Kupplung, eines Schwungrades oder eines anderen verdrehweichen Elements. Insbesondere sind die Armelemente eingerichtet, einen Abstand in Dickenrichtung des Schwungrades und/oder der Kupplung von der Adapterplatte zu der Antriebsmaschine zu überbrücken. Die Dickenrichtung des Zweimassenschwungrades und/oder der Kupplung liegen insbesondere in Achsrichtung der Abtriebsachse des Antriebselements. Und diese Prüfbaugruppe kann dazu eingerichtet sein, dass die Adapterplatte zumindest einen Großteil der Gewichtskräfte, insbesondere sämtliche Gewichtskräfte der Antriebsmaschine auf die Umgebung ableitet.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen anhand der Figuren beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine seitliche Ansicht eines erfinderischen Adapters mit einer Antriebsmaschine 80 und einer Lagerpatrone und/oder Wellenkupplung 90 zur Lagerung der Wellenverbindung zur Belastungseinrichtung,
- 2 eine perspektivische Ansicht des Adapters ohne die Adapterplatte 20,
- 3 eine Explosionsansicht des Adapters 10 und
- 4 eine perspektivische Ansicht des Adapters ohne eine damit verbundene Antriebsmaschine.
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1 zeigt einen Adapter 10 mit einer daran befestigten Antriebsmaschine 80. Eine Adapterplatte 20 ist an einem Untergrund befestigt und dient ihrerseits als Träger der Antriebsmaschine 80. In einer bevorzugten Ausführungsform sind Armelemente 50 unmittelbar an der Antriebsmaschine 80 befestigt, aber in 1 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der ein Zwischenflansch 85 zwischen den genannten Teilen zwischengelagert ist. Entsprechend sind die Armelemente 50 an dem Zwischenflansch 85 befestigt, der seinerseits an der Antriebsmaschine 80 befestigt ist. Der Zwischenflansch 85 kann insbesondere eine flache Platte sein. Er kann bspw. an den Seiten, an denen die Armelemente 50 befestigt sind,
Befestigungszonen zur Befestigung der Armelemente 50 haben, die komplanar sind. Die gegenüberliegende Seite des Zwischenflanschs 85 kann versetzte Bereiche haben, die an die Lage von Verschraubungsbereichen der Antriebsmaschine 80 angepasst sind. Mit dem Begriff der Antriebsmaschine ist insbesondere ein Kurbelgehäuse oder Steuertriebsgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine gemeint.
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Aus 1 ist ersichtlich, dass ein deutlicher Versatz (gemessen in Abtriebswellenlängsrichtung L der Antriebsmaschine) zwischen der Adapterplatte 20 und der Antriebsmaschine 80 besteht. Dieser Abstand wird im Wesentlichen durch die Armelemente 50 überbrückt. An der Abtriebsseite der Antriebsmaschine 80 können eine Kupplung 92 und/oder ein Ein- oder Zweimassenschwungrad oder andersartige verdrehweiche Elemente 93 angekoppelt sein. Und in Richtung der Abtriebsrichtung hinter diesen Komponenten ist eine Wellenlagerung 90 angeordnet, die der radialen und axialen Lagerung der Verbindungswelle dient. An die Wellenverbindung kann eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Widerstands-/ oder Antriebsmoments angekoppelt werden. Es ist ein innerer Bereich bzw. ein inneres freies Volumen in dem Adapter vorgesehen, in welchem die Kupplung 92 und das Schwungrad 93 angeordnet sind. Dieser Bereich wird durch die Armelemente 50 aufgespannt, die (mittelbar) an der Adapterplatte 20 befestigt sind. Bevorzugt liegt der Bereich für die Kupplung 92 und/oder das Schwungrad 93 zwischen der Adapterplatte und einer Ebene E, die an den Enden der Armelemente 50 vorgesehen ist und die der Befestigung der Antriebsmaschine dient.
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2 zeigt eine Zwischenplatte 30, die eine Mehrzahl von Längsschlitzen 32 umfasst. In den Längsschlitzen 32 sind Verschraubungen 33 vorgesehen, über die Armelemente 50 mit der Zwischenplatte 30 verschraubbar sind. Dabei sind die Schrauben 33 jeweils im Längsschlitz verschiebbar. Hierüber ist die Position der Armelemente 50 relativ zu der Zwischenplatte 30 entlang der Längsschlitzrichtung bewegbar und dabei ist die Winkelausrichtung in der Drehrichtung in Antriebsmaschinenabtriebsachsenrichtung L einstellbar. Die Winkeleinrichtung ist insbesondere innerhalb vorgegebener Grenzen frei und bevorzugt stufenlos einstellbar. In 4 ist diese Verbindung gut sichtbar. Die Armelemente 50 sind bevorzugt winkelförmig mit einem insbesondere rechten Winkel, der sich zwischen zwei Flanken des jeweiligen Armelements 50 erstreckt. Dabei hat die eine Flanke eine Kontaktfläche zu der Lagerplatte 30. Wenn die Verschraubung 33 angezogen ist, wird über eine Haftreibung an der Kontaktfläche zwischen dem Armelement 50 und der Lagerplatte 30 dafür gesorgt, dass diese Teile fest aneinander haften. Die andere Flanke des Armelements ist in Achsrichtung L ausgerichtet und dient (wie schon beschrieben) der Befestigung an der Antriebsmaschine. Zur Befestigung an der Antriebsmaschine 80 hat diese Flanke eine Längsbohrung, in der eine entsprechende Schraube (nicht gezeigt) aufgenommen wird. Die Lage dieser Schraube ist bevorzugt radial außenliegend von der Lagerplatte 30, so dass eine einfache Verschraubung möglich ist. Über diese Verschraubungen ist es möglich, die Antriebsmaschine 80 mit der Lagerplatte 30 zu verbinden. Die Lagerplatte 30 wird zudem mit Verschraubungen 34, 34' an der Adapterplatte 20 befestigt. Dabei kann in der Lagerplatte 30 eine Bohrung 34 vorgesehen sein, die optional und insbesondere als ein Längsschlitz ausgeführt sein kann, so dass eine Schraube 34' durch diese Bohrung greift, um die Lagerplatte 30 mit der Adapterplatte 20 zu verbinden. Wenn die Bohrung 34 als ein Längsschlitz ausgeführt ist, so können die Längsschlitze einer Mehrzahl derartiger Verbindungen kreisbogenförmig um die Achse L ausgerichtet sein, so dass eine Einstellbarkeit der Winkelausrichtung der Lagerplatte 30 relativ zu der Adapterplatte 20 um die Achse L möglich ist. Hierdurch wird ein weiterer Freiheitsgrad der Einstellung erreicht, der die Befestigung der Antriebsmaschine 80 relativ zu der Adapterplatte 20 vereinfacht.
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Aufgrund des Gewichts der Antriebsmaschine 80 in Verbindung mit den Schwingungen, die bei deren Betrieb auftreten, ist die Befestigung hohen Belastungen ausgesetzt. Um die Dauerfestigkeit der verbundenen Teile zu erhöhen, sind Exzenterelemente 60 vorgesehen, die die Armelemente zur Fixierung einklemmen und mit der Lagerplatte 30 oder der Adapterplatte 20 im Eingriff befindlich sind. Die Exzenterelemente dienen primär der Sicherung der Armelemente gegen Verrutschen/Verdrehen bei Setzverhalten der Schraubverbindung.
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Bevorzugt können Bohrungen 22 an der Adapterplatte 20 vorgesehen sein, die umlaufend um die Achse L insbesondere mehrreihig ausgeführt sein können. Da die Bohrungen 22 mit Gewinden versehen sind, sucht man sich zur Fixierung der Lage der Armelemente 50 jeweils dem Armelement 50 benachbarte Bohrungen 22 aus und verschraubt dort mit Schrauben 61 die Exzenterelemente 60, die um die Längsachse der Schrauben 61 drehbar sind und dabei einen ungleichen Außendurchmesser aufweisen, so dass durch eine entsprechende Ausrichtung ein formschlüssiger Kontakt von den Exzenterelementen 60 relativ zu den Armelementen 50 erzeugt werden kann. Durch die Verschraubungen 61 werden die Exzenterelemente 60 in dieser Lage festgestellt.
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Die Montage von einer Antriebsmaschine 80 an der Adapterplatte 20 erfolgt folgendermaßen: Zunächst werden die Exzenterelemente 60 entfernt. Die Armelemente 50 werden wahlweise gelöst oder ggf. teilweise komplett entfernt. Nachfolgend wird die Antriebsmaschine 80 mithilfe von provisorischen Haltern oder einem Kran in etwa in ihre Sollposition gebracht. Nachfolgend werden die Armelemente so ausgerichtet, dass sie zu Bohrungen, die an der Antriebsmaschine 80 vorgesehen sind, ausgerichtet werden. Nachfolgend werden die beschriebenen und insbesondere sämtliche dieser Verschraubungen zunächst lose verschraubt. Es wird eine möglichst große Anzahl von Armelementen verwendet. Bevorzugt werden mindestens 4 Armelemente 50 verwendet und besonders bevorzugt zumindest 6 Armelemente 50. Sobald sämtliche gewünschte Verbindungen lose verbunden sind, können sie eingewackelt werden, so dass innere Verspannungen gelöst werden. In dieser Lage werden die Verschraubungen der Armelemente 50 fest angezogen. In der Folge werden die Exzenterelemente 60 angebracht und befestigt. Abhängig von den Platzbedingungen wird an der Adapterplatte und/oder der Lagerplatte zu beiden Seiten der Armelemente 50 jeweils ein Exzenterelement 60 verwendet, um so das jeweilige Armelement in seiner Lage eindeutig und/oder formschlüssig zu fixieren. An der Antriebsmaschine 80 waren bevorzugt bereits die Kupplung 92 und das Schwungrad 93 befestigt. Es wird zu diesem Zeitpunkt (oder früher) eine Wellenlagerung 90 an der Adapterplatte 20 befestigt. Die Wellenlagerung 90 kann bevorzugt eine Standardlagerung sein. Alternativ kann zur Montage des Adapters 10 zunächst die Verbindungen 34' von der Adapterplatte 20 mit der Lagerplatte 30 gelöst werden und die Lagerplatte 30 getrennt von der Adapterplatte 20 mit der Antriebsmaschine 80 verbunden werden. Aufgrund des relativ geringen Gewichts der Lagerplatte 30 mit den Armelementen 50 ist es relativ einfach diese Verbindungen verspannungsfrei zu befestigen. Anschließend wird die so entstandene Baugruppe an der Adapterplatte 20 befestigt.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird auf eine gesonderte Lagerplatte 30 verzichtet. In diesem Fall kann die Lagerplatte, bzw. deren Funktion integral bzw. einstückig von der Adapterplatte 20 übernommen werden.
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Die Lage der Verschraubungen kann jeweils funktional ausgetauscht werden. Beispielsweise kann anstelle der Längsschlitze 32 der Lagerplatte 30 ein Längsschlitz in den Armelementen vorgesehen sein und an der Lagerplatte 30 eine Verschraubung. Auch können für die Verbindung der Lagerplatte 30 mit der Adapterplatte 20 Längsschlitze in der Adapterplatte vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Adapter
- 20
- Adapterplatte
- 22
- Bohrungen
- 30
- Lagerplatte, Zwischenplatte
- 32
- Längsschlitze
- 33
- Verschraubung
- 34
- Bohrung, zweite Längsschlitzverbindung
- 34'
- Schraube der zweiten Längsschlitzverbindung
- 50
- Armelement
- 60
- Spannelement, Exzenterelement
- 61
- Schrauben
- 80
- Antriebsmaschine, Kurbelgehäuse/Steuertriebsgehäuse
- 85
- Zwischenflansch
- 90
- Wellenlagerung/Lagerpatrone
- 92
- Kupplung
- 93
- Schwungrad, insbesondere Ein-oder Zweimassenschwungrad
- E
- Ebene des Kontakts von den Armelementen mit der Antriebsmaschine
- L
- Achsrichtung, Längsrichtung der Abtriebsachse der Antriebsmaschine
