DE102019130829B4 - Actuating device for actuating a parking lock and a transmission; and methods for changing the actuation mode of the actuating device - Google Patents
Actuating device for actuating a parking lock and a transmission; and methods for changing the actuation mode of the actuating device Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung (1) zum Schalten einer Parksperre (2) sowie Ändern eines Zustands eines Getriebes (3) eines hybriden Kraftfahrzeuges, mit einem Stellmotor (4), zumindest einem Sperrrad (5) sowie einer durch den Stellmotor (4) verstellbaren, mit dem zumindest einen Sperrrad (5, 6) zusammenwirkenden Klinkeneinrichtung (7), wobei ein Klinkenhebel (8, 9) der Klinkeneinrichtung (7) zwischen einer das zumindest eine Sperrrad (5, 6) in seiner Drehposition blockierenden ersten Stellung und einer das zumindest eine Sperrrad (5, 6) in seiner Drehposition freigebenden zweiten Stellung verschwenkbar ist, wobei die Klinkeneinrichtung (7) zwei relativ zueinander um eine gemeinsame Schwenkachse (10) verschwenkbare Klinkenhebel (8, 9) aufweist, wobei ein erster Klinkenhebel (8) mit einem, einer Parksperre (2) zugeordneten oder zuordenbaren, ersten Sperrrad (5) und ein zweiter Klinkenhebel (9) mit einem, einem Getriebebestandteil (11) zugeordneten oder zuordenbaren, zweiten Sperrrad (6) zusammenwirkt. Zudem betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit (20) mit dieser Betätigungsvorrichtung (1) sowie ein Verfahren zum Ändern eines Ansteuerungsmodus der Betätigungsvorrichtung (1).The invention relates to an actuating device (1) for switching a parking lock (2) and changing a state of a transmission (3) of a hybrid motor vehicle, with a servomotor (4), at least one ratchet wheel (5) and one adjustable by the servomotor (4) , with the at least one ratchet wheel (5, 6) interacting ratchet device (7), a ratchet lever (8, 9) of the ratchet device (7) between a first position blocking the at least one ratchet wheel (5, 6) in its rotational position and a first position at least one ratchet wheel (5, 6) is pivotable in its rotational position releasing second position, the pawl device (7) having two pawl levers (8, 9) pivotable relative to one another about a common pivot axis (10), a first pawl lever (8) with one, a parking lock (2) assigned or assignable, first ratchet wheel (5) and a second ratchet lever (9) with one, a gear component (11) assigned or assignable, z wide ratchet wheel (6) cooperates. The invention also relates to a drive unit (20) with this actuating device (1) and a method for changing an actuation mode of the actuating device (1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Schalten einer Parksperre sowie Ändern eines Zustands eines Getriebes eines hybriden Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einem Stellmotor, zumindest einem Sperrrad sowie einer durch den Stellmotor verstellbaren, mit dem zumindest einen Sperrrad zusammenwirkenden Klinkeneinrichtung, wobei ein Klinkenhebel der Klinkeneinrichtung zwischen einer das zumindest das eine Sperrrad in seiner Drehposition blockierenden ersten Stellung und einer das zumindest eine Sperrrad in seiner Drehposition freigebenden zweiten Stellung verschwenkbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ändern eines Ansteuerungsmodus der Betätigungsvorrichtung.The invention relates to an actuating device for switching a parking lock and changing a state of a transmission of a hybrid motor vehicle, such as a car, truck, bus or other utility vehicle, with a servomotor, at least one ratchet wheel and one that can be adjusted by the servomotor and interacts with the at least one ratchet wheel Ratchet device, a ratchet lever of the ratchet device being pivotable between a first position blocking the at least one ratchet wheel in its rotational position and a second position releasing the at least one ratchet wheel in its rotational position. The invention also relates to a method for changing a control mode of the actuating device.
Gattungsgemäße Aktoren zum Betätigen einer Parksperre sind bspw. aus der
Aus den Druckschriften
Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Betätigungsvorrichtungen besteht darin, dass häufig mehrere Aktoren eingesetzt werden, die über relativ komplexe Koppelmechanismen mit den entsprechenden Stellelementen im Antriebsstrang zusammenwirken. Ein relativ großbauender sowie komplexer Mechanismus ist die Folge.A disadvantage of the actuating devices known from the prior art is that several actuators are often used, which interact with the corresponding actuating elements in the drive train via relatively complex coupling mechanisms. The result is a relatively large and complex mechanism.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und eine Betätigungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die zum effizienten Umsetzen verschiedener Betriebsmodi einer hybriden Antriebseinheit ausgelegt sowie möglichst kompakt realisiert ist.It is therefore the object of the present invention to eliminate the disadvantages known from the prior art and to provide an actuating device which is designed for the efficient implementation of different operating modes of a hybrid drive unit and which is as compact as possible.
Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand eines der Ansprüche 1 bis 3 gelöst. Es wird weiter erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst.This is achieved according to the invention by the subject matter of one of
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Klinkeneinrichtung zwei relativ zueinander um eine gemeinsame Schwenkachse verschwenkbare Klinkenhebel aufweist, wobei ein erster Klinkenhebel mit einem, einer Parksperre zugeordneten oder zuordenbaren, ersten Sperrrad und ein zweiter Klinkenhebel mit einem, einem Getriebebestandteil zugeordneten oder zuordenbaren, zweiten Sperrrad zusammenwirkt.The object is achieved in that the pawl device has two pawl levers pivotable relative to one another about a common pivot axis, a first pawl lever with a first ratchet wheel assigned or assignable to a parking lock and a second ratchet lever with a second ratchet wheel assigned or assignable to a gear component cooperates.
Durch das Vorsehen der beiden Klinkenhebel wird ein robuster Schaltmechanismus geschaffen, der zum einen möglichst direkt mit dem Stellmotor gekoppelt werden kann und zum anderen eine möglichst kompakte Bauweise aufweist.By providing the two ratchet levers, a robust switching mechanism is created which, on the one hand, can be coupled as directly as possible to the servomotor and, on the other hand, has a construction that is as compact as possible.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous embodiments are claimed with the subclaims and explained in more detail below.
Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn die beiden Sperrräder koaxial zueinander angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine bauraumgeschickte Unterbringung der Betätigungsvorrichtung in der entsprechenden Antriebseinheit.Accordingly, it is also advantageous if the two ratchet wheels are arranged coaxially to one another. This results in the actuating device being accommodated in the appropriate drive unit in a manner that is suitable for installation space.
Auch ist es vorteilhaft und ist in einer Alternativen erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, wenn die Klinkenhebel (direkt) mit einer gemeinsamen Welle des Stellmotors gekoppelt sind. Dadurch wird der Aktor möglichst direkt an die Klinkenhebel angebunden. Alternativ hierzu ist es auch von Vorteil, wenn die Klinkenhebel mit unterschiedlichen Wellen gekoppelt sind.It is also advantageous and is provided in an alternative solution according to the invention if the ratchet levers are (directly) coupled to a common shaft of the servomotor. This means that the actuator is connected as directly as possible to the ratchet lever. As an alternative to this, it is also advantageous if the ratchet levers are coupled to different shafts.
Als eine möglichst direkte und robuste Verbindung hat sich herausgestellt, wenn die Klinkenhebel mit einer gemeinsamen, mit dem Stellmotor gekoppelten Nockenwelle in Wirkverbindung stehen.A connection that is as direct and robust as possible has been found when the ratchet levers are in operative connection with a common camshaft coupled to the servomotor.
Dabei ist es ebenfalls zweckmäßig, wenn die Nockenwelle eine, an einer Schulter des ersten Klinkenhebels anliegende oder anlegbare, erste Nocke, sowie eine, an einer Schulter des zweiten Klinkenhebels anliegende oder anlegbare, zweite Nocke aufweist.It is also expedient if the camshaft has a first cam that rests or can be applied to a shoulder of the first ratchet lever, and a second cam that rests or can be applied to a shoulder of the second ratchet lever.
Die erste Nocke und die zweite Nocke unterscheiden sich dann bevorzugt in ihrer Winkelposition und/oder ihrer umfangsseitigen Erstreckung, d.h. ihrer Erstreckung in einer Umfangsrichtung der Nockenwelle. Dadurch sind die verschiedenen Ansteuerungsmodi der Betätigungsvorrichtung durch Drehwinkeländerung der Welle des Stellmotors einfach ansteuerbar.The first cam and the second cam then preferably differ in their angular position and / or their circumferential extent, i.e. their extent in a circumferential direction of the camshaft. As a result, the various control modes of the actuating device can be controlled easily by changing the angle of rotation of the shaft of the servomotor.
Alternativ zu dem Vorsehen einer Nockenwelle ist es gemäß weiteren bevorzugten Ausführungen auch von Vorteil, wenn der Stellmotor mit seiner Welle mit einer Schaltwalze (vorzugsweise über eine Kulisseneinrichtung) zusammenwirkt, welche Schaltwalze wiederum verstellend auf die Klinkenhebel einwirkt.As an alternative to providing a camshaft, it is also advantageous, according to further preferred embodiments, if the servomotor with its shaft interacts with a shift drum (preferably via a link device), which shift drum in turn acts to adjust the ratchet lever.
Die Betätigung der beiden Klinkenhebel erfolgt somit vorzugsweise gemeinsam und/oder sequenziell und/oder zirkulär.The actuation of the two ratchet levers is thus preferably carried out jointly and / or sequentially and / or circularly.
Zudem ist es von Vorteil und kann als eigenständige erfindungsgemäße Alternative vorgesehen sein, dass der Stellmotor derart mit dem Klinkenhebeln wirkverbunden ist, dass die Klinkenhebel gleichzeitig oder separat in ihre erste Stellung und ihre zweite Stellung verbringbar sind. Somit ist der Stellmotor prinzipiell derart mit den Klinkenhebeln wirkverbunden, dass sich in einem ersten Ansteuerungsmodus beide Klinkenhebei in der ersten Stellung befinden, in einem zweiten Ansteuerungsmodus sich nur der erste Klinkenhebel in seiner zweiten Stellung befindet, während der zweite Klinkenhebei sich in der ersten Stellung befindet, in einem dritten Ansteuerungsmodus beide Klinkenhebel sich in ihrer zweiten Stellung befinden und in einem vierten Ansteuerungsmodus der zweite Klinkenhebel sich in seiner zweiten Stellung befindet, während sich der erste Klinkenhebel in seiner ersten Stellung befindet.In addition, it is advantageous and can be provided as an independent alternative according to the invention that the servomotor is operatively connected to the ratchet levers in such a way that the ratchet levers can be brought into their first position and their second position simultaneously or separately. Thus, the servomotor is in principle operatively connected to the ratchet levers in such a way that in a first control mode both ratchet levers are in the first position, in a second control mode only the first ratchet lever is in its second position, while the second ratchet lever is in the first position , in a third control mode both pawl levers are in their second position and in a fourth control mode the second pawl lever is in its second position, while the first pawl lever is in its first position.
Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Federeinrichtung vorhanden ist, die derart angeordnet ist, dass sie den ersten Klinkenhebel und/oder den zweiten Klinkenhebel in Richtung ihrer / seiner ersten Stellung hin vorspannt. Bevorzugt ist die Federeinrichtung als eine mechanische Federeinrichtung umgesetzt. Die Federeinrichtung ist weiter bevorzugt zumindest derart ausgebildet, dass sie die Parksperre in ihrer Ruhestellung betätigt / sperrt.It is also advantageous if there is a spring device which is arranged in such a way that it biases the first ratchet lever and / or the second ratchet lever in the direction of its / its first position. The spring device is preferably implemented as a mechanical spring device. The spring device is further preferably designed at least in such a way that it actuates / locks the parking lock in its rest position.
Hinsichtlich der Ansteuerung hat es sich zudem als günstig herausgestellt und wird in einer weiteren erfindungsgemäßen Alternative beansprucht, dass der Stellmotor derart angesteuert ist, dass eine Kraft- oder Drehpositionssteuerung / Drehpositionsverriegelung der Klinkenhebel umgesetzt ist. Demnach ist es auch zweckmäßig, wenn die Klinkenhebel kraftbegrenzt vorgespannt sind.With regard to the control, it has also turned out to be favorable and is claimed in a further alternative according to the invention that the servomotor is controlled in such a way that a force or rotary position control / rotary position locking of the ratchet lever is implemented. Accordingly, it is also useful if the ratchet levers are pretensioned to a limited extent.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein hybrides Kraftfahrzeug, mit zumindest einer elektrischen Maschine, einem zur Koppelung der elektrischen Maschine mit einem Abtrieb ausgebildeten Planetengetriebe und einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei das erste Sperrrad mit einem mit dem Abtrieb fest verbundenen (zweiten) Getriebebestandteil des Planetengetriebes und das zweite Sperrrad fest mit einem weiteren (ersten) Getriebebestandteil des Planetengetriebes verbunden ist.Furthermore, the invention relates to a drive unit for a hybrid motor vehicle, with at least one electrical machine, a planetary gear designed to couple the electrical machine with an output and an actuating device according to the invention according to at least one of the embodiments described above, wherein the first ratchet wheel with one with the output firmly connected (second) gear component of the planetary gear and the second ratchet is firmly connected to a further (first) gear component of the planetary gear.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ändern eines Ansteuerungsmodus der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei der Stellmotor zwischen zwei von zumindest vier unterschiedlichen Drehwinkelpositionen verstellt wird, welche (vier) Drehwinkelpositionen eine erste Drehwinkelposition, in der beide Klinkenhebel in dem ihnen zugeordneten Sperrrad blockierend eingreifen, eine zweite Drehwinkelposition, in der der erste Klinkenhebel in seiner zweiten Stellung angeordnet ist, während der zweite Klinkenhebei blockierend in das zweite Sperrrad eingreift, eine dritte Drehwinkelposition, in der beide Klinkenhebel in ihrer zweiten Stellung angeordnet sind, und eine vierte Drehwinkelposition, in der der zweite Klinkenhebel in seiner zweiten Stellung angeordnet ist, während der erste Klinkenhebel blockierend in das erste Sperrrad eingreift, umfasst.Furthermore, the invention relates to a method for changing a control mode of the actuating device according to the invention according to at least one of the embodiments described above, wherein the servomotor is adjusted between two of at least four different angle of rotation positions, which (four) angle of rotation positions a first angle of rotation position in which both pawl levers in the intervene locking wheel assigned to them, a second angular position in which the first ratchet lever is arranged in its second position, while the second ratchet lever engages blocking the second ratchet wheel, a third angular position in which both ratchet levers are arranged in their second position, and a fourth angle of rotation position in which the second ratchet lever is arranged in its second position while the first ratchet lever engages in a blocking manner in the first ratchet wheel.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine kombinierte Getriebe- und Parksperrenaktorik für Hybridanwendungen umgesetzt. Erfindungsgemäß wird eine Doppelklinke (Klinkeneinrichtung) verwendet, die über eine Walze oder eine Nockenwelle gemeinsam, sequenziell oder zirkulär betätigt wird. Die vorliegende Erfindung reduziert somit die Anzahl der notwendigen Aktoren, indem eine Vorrichtung mit einer Nockenwelle vorgeschlagen wird, die zwei ähnlich wirkende Klinkenstrukturen für eine Parksperre und einen Abwurfmechanismus einer elektrischen Maschine aufweist. Parksperre und Abwurfmechanismus können mittels der Nockenwelle unterschiedlich vorbestimmte Betriebszustände einnehmen und werden von demselben Aktor / Stellmotor betätigt. Die Klinken (Klinkenhebel) können des Weiteren entsprechend vorgespannt werden, sodass ein Einspuren auch nach der Betätigung, wie bei der Parksperre bevorzugt, erfolgt. Die Aktorik kann kraft- oder drehpositionsgesteuert / -geregelt sein oder zwischen solchen Modi umschalten. Bevorzugt ist diese Kraft begrenzt vorgespannt, wobei auch andere Wirkarten möglich sind. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Änderung der unterschiedlichen Ansteuerungsmodi.In other words, a combined transmission and parking lock actuator for hybrid applications is implemented according to the invention. According to the invention, a double pawl (pawl device) is used, which is operated jointly, sequentially or circularly via a roller or a camshaft. The present invention thus reduces the number of actuators required by proposing a device with a camshaft which has two similarly acting pawl structures for a parking lock and a release mechanism of an electrical machine. The parking lock and the ejection mechanism can adopt different predetermined operating states by means of the camshaft and are actuated by the same actuator / servomotor. The pawls (pawl levers) can also be pretensioned accordingly, so that engagement takes place even after actuation, as is preferred with the parking lock. The actuators can be force or rotary position controlled / regulated or switch between such modes. This force is preferably biased to a limited extent, with other types of action also being possible. The invention also relates to a method for changing the different control modes.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.The invention is now explained in more detail below with reference to figures.
Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei eine als Doppelklinke ausgebildete Klinkeneinrichtung sowie deren Wirkverbindung mit einem eine Nockenwelle aufweisenden Stellmotor zu erkennen ist, -
2 eine perspektivische Darstellung eines Bestandteils einer ähnlich zu1 ausgebildeten Betätigungsvorrichtung, wobei die Form der auf der Nockenwelle angebrachten Nocken auf etwas andere Weise umgesetzt ist, und wobei zwei Klinkenhebel der Klinkeneinrichtung in einer, jeweils ein Sperrrad blockierenden, ersten Stellung angeordnet sind, -
3 eine perspektivische Darstellung des Bestandteils der Betätigungsvorrichtung nach2 , wobei die Nockenwelle nun derart gegenüber2 verdreht ist, dass der erste Klinkenhebel in seine zweite Stellung, in der das ihm zugeordnete Sperrrad frei verdrehbar ist, verbracht ist, während der zweite Klinkenhebel weiterhin in seiner ersten Stellung angeordnet ist, -
4 eine perspektivische Darstellung des Bestandteils der Betätigungsvorrichtung nach2 , wobei die Nockenwelle nun derart verdreht ist, dass beide Klinkenhebel in ihrer zweiten Stellung angeordnet sind, in der das jeweilige Sperrrad frei verdrehbar ist, -
5 eine perspektivische Darstellung des Bestandteils der Betätigungsvorrichtung nach2 , wobei die Nockenwelle nun derart verdreht ist, dass der erste Klinkenhebel in seiner ersten Stellung angeordnet ist und der zweite Klinkenhebel in seiner zweiten Stellung angeordnet ist, sowie -
6 eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit, aufweisend die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung nach den1 bis5 , wobei die Wirkverbindung der Betätigungsvorrichtung mit verschiedenen Getriebebestandteilen eines Planetengetriebes gut zu erkennen ist.
-
1 a perspective representation of an actuating device according to the invention according to a preferred embodiment, wherein a latch device designed as a double pawl and its operative connection with a servomotor having a camshaft can be seen, -
2 a perspective view of a component of a similar to1 trained actuating device, wherein the shape of the cams mounted on the camshaft is implemented in a slightly different way, and wherein two ratchet levers of the ratchet device are arranged in a first position, each blocking a ratchet wheel, -
3 a perspective view of the component of the actuating device according to2 , with the camshaft now like this across from2 is rotated so that the first ratchet lever is brought into its second position in which the ratchet wheel assigned to it is freely rotatable, while the second ratchet lever is still arranged in its first position, -
4th a perspective view of the component of the actuating device according to2 , the camshaft is now rotated in such a way that both ratchet levers are arranged in their second position in which the respective ratchet wheel can be freely rotated, -
5 a perspective view of the component of the actuating device according to2 , wherein the camshaft is now rotated such that the first ratchet lever is arranged in its first position and the second ratchet lever is arranged in its second position, and -
6th a schematic representation of a drive unit, having the actuating device according to the invention according to the1 to5 , the operative connection of the actuating device with different gear components of a planetary gear can be seen clearly.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are merely of a schematic nature and are used exclusively for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference symbols.
In Verbindung mit
Aus
Erfindungsgemäß ist eine Betätigungsvorrichtung 1, die in ihrer näheren Ausbildung in den
In dieser Ausführung ist ein erstes Sperrrad
In Verbindung mit
In zwei axial zueinander beabstandeten Bereichen sind zwei Nocken
Eine erste Nocke
Wie in der Zusammenwirkung der
Mit
Dies ist in Betriebsmodi des Kraftfahrzeuges umgesetzt, in denen ein Parken oder ein Standladen durchgeführt wird.This is implemented in operating modes of the motor vehicle in which parking or stationary charging is carried out.
In einer, zu dieser ersten Drehwinkelposition verdrehten, zweiten Drehwinkelposition der Nockenwelle
In
Mit
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass zumindest auf den ersten Klinkenhebel
Hinsichtlich der bevorzugten, näheren Ausbildung der Nocken
Zudem sei darauf hingewiesen, dass in weiteren erfindungsgemäßen Ausführungen statt der Nockenwelle
In anderen Worten ausgedrückt, sind mit der erfindungsgemäß ausgestatteten Antriebseinheit
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- BetätigungsvorrichtungActuator
- 22
- ParksperreParking lock
- 33
- Getriebetransmission
- 44th
- StellmotorServomotor
- 55
- erstes Sperrradfirst ratchet wheel
- 66th
- zweites Sperrradsecond ratchet wheel
- 77th
- KlinkeneinrichtungLatch device
- 88th
- erster Klinkenhebelfirst ratchet lever
- 99
- zweiter Klinkenhebelsecond ratchet lever
- 1010
- SchwenkachseSwivel axis
- 1111
- erster Getriebebestandteilfirst transmission component
- 1212th
- Wellewave
- 1313th
- Nockenwellecamshaft
- 14a14a
- erste Schulterfirst shoulder
- 14b14b
- zweite Schultersecond shoulder
- 1515th
- erste Nockefirst cam
- 1616
- zweite Nockesecond cam
- 1717th
- erste Nockenkonturfirst cam contour
- 1818th
- zweite Nockenkontursecond cam contour
- 1919th
- ÜberlappbereichOverlap area
- 2020th
- AntriebseinheitDrive unit
- 2121
- erste elektrische Maschinefirst electric machine
- 2222nd
- AbtriebDownforce
- 2323
- PlanetengetriebePlanetary gear
- 2424
- zweiter Getriebebestandteilsecond transmission component
- 2525th
- zweite elektrische Maschinesecond electric machine
- 2626th
- VerbrennungsmotorInternal combustion engine
- 2727
- SchalteinrichtungSwitching device
- 2828
- ZahnradstufeGear stage
- 2929
- Radwheel
- 3030th
- SonnenradSun gear
- 3131
- PlanetenradPlanetary gear
- 3232
- PlanetenträgerPlanet carrier
- 3333
- HohlradRing gear
- 3434
- Zahnradgear
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