DE10359642B4 - Drive transmission device, in particular for motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Antriebsübertragungseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer über einen motorgetriebenen Riemenantrieb antreibbaren Riemenscheibe (2, 29, 34, 50, 54), die gegenüber einem an einer Welle eines Generators festlegbaren Wellenring (5, 22, 42) entkoppelbar ist, wobei im Bereich zwischen der Riemenscheibe (2, 29, 34, 50, 54) und dem Wellenring (5, 22, 42) eine mit dem Wellenring (5, 22, 42) gekoppelte, axial verschiebbare Hülse (7, 21, 33, 48, 52) vorgesehen ist, die bei aktivem Antrieb der Riemenscheibe (2, 29, 34, 50, 54) gegen wenigstens ein den Bewegungsweg begrenzendes Dämpfungselement (14, 28, 37) reversibel in eine das über die Riemenscheibe (2, 29, 34, 50, 54) eingeleitete Drehmoment auf den Wellenring (5, 22, 42) übertragende Stellung bewegbar ist, und wobei zur Bewegung der Hülse (7, 21, 33, 48, 52) eine Gewindekopplung (10, 20, 32, 41) der Hülse (7, 21, 33, 48, 52) mit einem axial unbewegbaren Teil der Einrichtung vorgesehen ist.Drive transmission device, in particular for motor vehicles, with a driven by a motor-driven belt drive pulley (2, 29, 34, 50, 54) which can be decoupled relative to a shaft of a generator fixable shaft ring (5, 22, 42), wherein in the area between the pulley (2, 29, 34, 50, 54) and the shaft ring (5, 22, 42) an axially displaceable sleeve (7, 21, 33, 48, 52) coupled to the shaft ring (5, 22, 42) is provided, with the drive of the pulley (2, 29, 34, 50, 54) against at least one movement path limiting damping element (14, 28, 37) reversibly in a via the pulley (2, 29, 34, 50, 54) introduced torque on the shaft ring (5, 22, 42) transmitting position is movable, and wherein for moving the sleeve (7, 21, 33, 48, 52) has a threaded coupling (10, 20, 32, 41) of the sleeve ( 7, 21, 33, 48, 52) is provided with an axially immovable part of the device.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsübertragungseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer über einen motorgetriebenen Riemenantrieb antreibbaren Riemenscheibe, die gegenüber einem an einer Welle eines Generators festlegbaren Wellenring entkoppelbar ist.The invention relates to a drive transmission device, in particular for motor vehicles, with a driven via a motor-driven belt drive pulley, which is decoupled from a fixable on a shaft of a generator shaft ring.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Eine Antriebsübertragungseinrichtung der beschriebenen Art wird insbesondere verwendet, um ein Vorlaufen einer Antriebseinheit, beispielsweise der Riemenscheibe, gegenüber dem Riemen bei ungleichförmigem Antrieb des Riemens, beispielsweise über einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, zu ermöglichen. Eine solche Antriebsübertragungseinrichtung wird beispielsweise zum Antreiben einer Lichtmaschine eines Kraftfahrzeugs, einer Pumpe einer Maschine oder dergleichen durch einen Riementrieb über einen Verbrennungsmotor eingesetzt. Eine Eigenschaft eines Verbrennungsmotors ist jedoch, dass er eine ungleichförmige Antriebsbewegung aufgrund der verschiedenen Arbeitstakte zeigt. Das heißt, das vom Verbrennungsmotor bzw. der motorseitigen Antriebswelle, die den Riementrieb antreibt, gegebene Drehmoment bzw. die Winkelgeschwindigkeit der Welle ist von im Wesentlichen sinusförmigen Schwankungen begleitet. Um diese sinusförmigen Schwankungen, die auf das über den Verbrennungsmotor anzutreibende Aggregat übertragen werden, zumindest teilweise zu kompensieren weist eine bekannte Antriebsübertragungseinrichtung, wie sie beispielsweise in
Um hier Abhilfe zu schaffen ist aus
Die
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Antriebsübertragungseinrichtung zu schaffen, die eine Entkopplung des Riemenantriebs bei gleichzeitiger weitestgehender Dämpfung der trotz Entkopplung verbleibenden Ungleichförmigkeiten ermöglicht.The invention is based on the problem of providing a drive transmission device which enables a decoupling of the belt drive while at the same time largely suppressing the nonuniformities remaining despite decoupling.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Bereich zwischen der Riemenscheibe und dem Wellenring eine mit dem Wellenring gekoppelte, axial verschiebbare Hülse vorgesehen ist, die bei aktivem Antrieb der Riemenscheibe gegen wenigstens ein den Bewegungsweg begrenzendes Dämpfungselement reversibel in eine das über die Riemenscheibe eingeleitete Drehmoment auf den Wellenring übertragende Stellung bewegbar ist, wobei zur Bewegung der Hülse eine Gewindekopplung der Hülse mit einem axial unbewegbaren Teil der Einrichtung vorgesehen ist.To solve this problem is inventively provided in a drive device of the type mentioned that in the area between the pulley and the shaft ring coupled to the shaft ring, axially displaceable sleeve is provided, the at least one path of movement limiting damping element reversible with active drive of the pulley in a torque introduced via the pulley on the shaft ring transmitting position is movable, wherein for movement of the sleeve, a threaded coupling of the sleeve is provided with an axially immovable part of the device.
Die Drehmomentübertragung erfolgt in Abhängigkeit der Stellung der axial verschiebbaren Hülse, die aus einer Stellung, in der kein Drehmoment übertragbar ist, gegen ein Dämpfungselement bewegbar ist und das Dämpfungselement vorspannt. Bei Erreichen einer hinreichenden Vorspannung kann das über die Riemenscheibe eingeleitete Drehmoment auf den Wellenring übertragen und so die Generatorwelle mitgenommen werden. Die Bewegung der Hülse wird in diesem Fall über die Riemenscheibenbewegung gesteuert. Kommt es nun zu Schwankungen im Riemenscheibenantrieb, so bewirkt das erfindungsgemäß vorgesehene Dämpfungselement, gegen das die Hülse läuft, dass die Hülse in entgegengesetzter Richtung aus der drehmomentübertragenden Stellung bewegt wird, also die Entkopplung einsetzt, bei gleichzeitiger Dämpfung der noch verbleibenden Schwingungsunregelmäßigkeiten. Sobald die Relativgeschwindigkeit der Riemenscheibe wieder zunimmt, wird die Hülse wieder gegen das Dämpfungselement bewegt, so dass die Vorspannung wieder zunimmt und die Drehmomentübertragung bei erneutem Aufbau einer hinreichenden Vorspannung wieder möglich ist. Auf diese Weise ist zum einen eine sichere Entkopplung realisiert, zum anderen auch eine weitestgehende Dämpfung der verbleibenden Restschwingungen infolge der dämpfenden Eigenschaften des Dämpfungselements.The torque transmission takes place in dependence on the position of the axially displaceable sleeve, which is movable from a position in which no torque can be transmitted against a damping element and biases the damping element. Upon reaching a sufficient bias, the torque introduced via the pulley can be transmitted to the shaft ring and so the generator shaft can be taken. The movement of the sleeve is controlled in this case via the pulley movement. If there are fluctuations in the pulley drive, the damping element according to the invention, against which the sleeve runs, causes the sleeve to be moved in the opposite direction out of the torque transmitting position, that is to say decoupling, while damping the still remaining vibration irregularities. As soon as the relative speed of the pulley increases again, the sleeve is again moved against the damping element, so that the bias voltage increases again and the Torque transmission is possible again with a renewed build up of a sufficient bias voltage. In this way, on the one hand, a reliable decoupling is realized, on the other hand, as far as possible a damping of the remaining residual vibrations due to the damping properties of the damping element.
Das Dämpfungselement selbst kann erfindungsgemäß ein Federelement sein, wobei sich hierfür insbesondere eine achszentrierte Spiralfeder, eine Torsionsfeder oder eine Tellerfeder oder ein Tellerfederpaket eignet. Die Eigenschaften des Federelements gleich welcher Ausführungsform sind entsprechend den wirkenden Kräften bzw. zu übertragenden Drehmomenten und der gewünschten Entkopplungsfunktion zu wählen.According to the invention, the damping element itself can be a spring element, with an axis-centered spiral spring, a torsion spring or a disk spring or a cup spring package being particularly suitable for this purpose. The properties of the spring element, regardless of which embodiment, are to be selected according to the forces acting or the torques to be transmitted and the desired decoupling function.
Alternativ zur Verwendung eines Federelements kann das Dämpfungselement auch ein achszentriert angeordneter Elastomerring sein, der ebenfalls entsprechend auszulegen ist.As an alternative to the use of a spring element, the damping element can also be an axis-centered elastomer ring, which must also be designed accordingly.
Nachdem es sich bei der Antriebsübertragungseinrichtung um ein rotationssymmetrisches Bauteil handelt, befindet sich das Dämpfungselement zweckmäßigerweise selbstzentrierend am Innenumfang der Riemenscheibe oder am Außenumfang des Wellenrings, wobei die Hülse stirnseitig am Dämpfungselement angreift. Das Dämpfungselement ist dabei so anzuordnen, dass es axial gesehen zwischen die Hülse und ein mit der Hülse gleichförmig rotierend bewegtes Teil der Antriebsübertragungseinrichtung gesetzt ist, so dass es in diesem Bereich wenn überhaupt nur zu geringen und temporär sehr kurzen auftretenden Reibungskräften kommt.After the drive transmission device is a rotationally symmetrical component, the damping element is expediently self-centering on the inner circumference of the belt pulley or on the outer circumference of the shaft ring, wherein the sleeve engages on the front side of the damping element. The damping element is to be arranged so that it is axially set between the sleeve and a uniformly rotating with the sleeve part of the drive transmission device, so that it comes in this area, if at all, only small and temporarily very short occurring frictional forces.
Um den Kraftstoffverbrauch insbesondere bei Automobilen weiter zu senken, wird zunehmend der Einsatz von riemengetriebenen Startergeneratoren geplant. Dieser Generator arbeitet zum Starten des Motors als Anlasser, bei laufendem Motor arbeitet er wie ein üblicher Generator. Diese unterschiedlichen Funktionen sind auch bei einer erfindungsgemäßen Antriebsübertragungseinrichtung zu berücksichtigen, das heißt, die Riemenscheibe soll zum einen entkoppelbar sein, wenn der Motor läuft, zum anderen soll über die Antriebsübertragungseinrichtung der Verbrennungsmotor aber auch startfähig sein, wenn der Startergenerator als Anlasser betrieben wird. Um dieser Doppelfunktion gerecht zu werden sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass bei fehlendem Antrieb der Riemenscheibe, wenn also der Verbrennungsmotor aus ist und der Riementrieb nicht angetrieben wird, und bei fehlendem Antrieb der Generatorwelle, wenn also auch der Startergenerator nicht angetrieben ist, die Hülse an wenigstens einem den Bewegungsweg in entgegengesetzte Richtung begrenzenden Anschlag anliegt, in welcher Stellung das bei aktiv angetriebener Generatorwelle eingeleitete Drehmoment auf die Riemenscheibe übertragbar ist. Sind also beide Aggregate aus, so befindet sich die Hülse in einer Position, in der sofort im Moment der Betätigung des Startergenerators eine Momentenkopplung zur Riemenscheibe und über diese eine Kraftübertragung zum Verbrennungsmotor gegeben ist. Sobald der Motor läuft, wird die Hülse axial gegen das Dämpfungselement verschoben, die Entkopplungs- und Dämpfungswirkung setzt ein. Das heißt, die Antriebsübertragungseinrichtung dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung erfüllt die Forderung, bei Verwendung eines Startergenerators den Motor über die Antriebsübertragungseinrichtung starten zu können und zum anderen den Generator und den Riementrieb gegeneinander zu entkoppeln.In order to further reduce fuel consumption, especially in automobiles, the use of belt-driven starter generators is increasingly being planned. This generator works to start the engine as a starter, with the engine running it works like a conventional generator. These different functions are also to be considered in a drive transmission device according to the invention, that is, the pulley should firstly be decoupled when the engine is running, on the other hand should be on the drive transmission means of the engine but also bootable when the starter generator is operated as a starter. To do justice to this dual function, a development of the invention provides that in the absence of drive the pulley, so if the engine is off and the belt drive is not driven, and in the absence of drive the generator shaft, so if the starter generator is not driven, the Sleeve rests against at least one stop limiting the path of movement in the opposite direction, in which position the torque introduced when the generator shaft is actively driven can be transmitted to the belt pulley. Thus, if both units are off, then the sleeve is in a position in which, at the moment of actuation of the starter generator, a torque coupling to the pulley and via this a power transmission to the internal combustion engine is provided. Once the engine is running, the sleeve is axially displaced against the damping element, the decoupling and damping effect begins. That is, the drive transmission device of this embodiment of the invention meets the requirement to be able to start the engine via the drive transmission device when using a starter generator and to decouple the generator and the belt drive against each other on the other hand.
Eine Erfindungsalternative zur beschriebenen Ausführungsform, die gleichermaßen einen Einsatz eines Startergenerators und eine Startmöglichkeit über die Antriebsübertragungseinrichtung zulässt, sieht vor, dass die Hülse bei aktivem Antrieb der Generatorwelle in die entgegengesetzte Richtung gegen wenigstens einen den Bewegungsweg begrenzenden Anschlag in eine das über die Generatorwelle eingeleitete Drehmoment auf die Riemenscheibe übertragende Stellung bewegbar ist. Nach dieser Erfindungsausgestaltung befindet sich die Hülse dann, wenn weder über die Riemenscheibe noch über die Startergeneratorwelle ein Antrieb erfolgt, zunächst quasi in einer neutralen Stellung, in der sie zweckmäßigerweise weder das Dämpfungselement komprimiert noch am Anschlag anliegt, sie nimmt also automatisch eine Mittenstellung nach Ausschalten der Aggregate ein, in die sie beispielsweise durch die Entspannung des Dämpfungselements bewegt wird. Sobald der Startergenerator betätigt wird, dreht dieser hoch, was dazu führt, dass die Hülse axial bewegt und gegen den Anschlag geführt wird. Während der Axialbewegung erfolgt keine Kraftübertragung zur Riemenscheibe hin, das heißt, der Generator dreht leer, erhöht aber gleichzeitig seine Drehzahl. Mit dem Anschlagen setzt die Kraftübertragung ein, zu diesem Zeitpunkt dreht der Startergenerator aber bereits mit einer beachtlichen Drehzahl. Es ist also ein gewisser Freilauf realisiert, während dem kein Momentenübertrag erfolgt.An inventive alternative to the described embodiment, which equally permits the use of a starter generator and a start option via the drive transmission device, provides that the sleeve in active driving of the generator shaft in the opposite direction against at least one stop limiting the movement path in a torque introduced via the generator shaft on the pulley transmitting position is movable. According to this embodiment of the invention, the sleeve is then, if neither on the pulley nor on the starter generator shaft drive, initially quasi in a neutral position in which it expediently neither compresses the damping element nor abuts the stop, so it automatically takes a center position after switching off the aggregates, in which it is moved, for example by the relaxation of the damping element. As soon as the starter generator is actuated, it turns up, causing the sleeve to move axially and be guided against the stop. During the axial movement, there is no power transmission to the pulley, that is, the generator rotates empty, but at the same time increases its speed. The power transmission begins with the impact, but at this point the starter generator is already turning at a considerable speed. So it is realized a certain freewheel, during which no torque transfer takes place.
Der Anschlag kann am Innenumfang der Riemenscheibe oder am Außenumfang des Wellenrings angeordnet sein, wobei die Hülse auch hier zweckmäßigerweise stirnseitig dagegenläuft. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Anschlag als Anschlagdämpfer ausgebildet ist, um ein leicht gedämpftes Anschlagen der Hülse zu realisieren, so dass der Momentenübertrag ebenfalls leicht angedämpft bis zum maximal übertragbaren Moment hochläuft. Im Übrigen wird hierdurch ein geräuschvolles Anschlagen verhindert. Im Falle der Ausführungsform als Anschlagdämpfer bietet sich der Einsatz eines Kunststoffrings, insbesondere eines Elastomerrings an. Auch ein Metallring, der leicht federnde Eigenschaften besitzt, ist denkbar. Sofern keine Dämpfung gewünscht wird, wird der Anschlag zweckmäßigerweise als reiner Metallring ausgeführt.The stop may be arranged on the inner circumference of the pulley or on the outer circumference of the shaft ring, wherein the sleeve expediently runs against the front side here as well. It is particularly expedient if the stop is designed as a stop damper in order to realize a slightly damped striking the sleeve, so that the torque transfer also runs slightly damped up to the maximum transmissible torque. Incidentally, this prevents a noisy striking. In the case of the embodiment as a stop damper offers the use of a plastic ring, in particular a Elastomer rings on. Also, a metal ring that has slightly resilient properties, is conceivable. If no damping is desired, the stop is expediently carried out as a pure metal ring.
Ersichtlich kommt der axialen Bewegbarkeit der Hülse die zentrale Funktion bei der erfindungsgemäßen Antriebsübertragungseinrichtung zu. Um die Hülse zu bewegen, sieht die Erfindung eine Gewindekopplung der Hülse mit einem axial unbewegbaren Teil der Einrichtung vor. Diese Gewindekopplung kann nach einer ersten Erfindungsalternative zwischen der Hülse und dem Wellenring vorgesehen sein, wobei die Hülse verdrehsicher und axial bewegbar bezüglich der Riemenscheibe festgelegt ist. Das heißt, das unbewegbare Teil wird hier vom Wellenring gebildet, der mit der Hülse über das Gewinde gekoppelt ist. Die Hülse ihrerseits ist wiederum verdrehsicher, zur Ermöglichung der axialen Verschiebung aber auch axial bewegbar bezüglich der Riemenscheibe festgelegt. Über diese mechanischen Kopplungen kann also bei einem Verdrehen der Riemenscheibe bezüglich des Wellenrings die Hülse axial bewegt werden. Dabei kann die Hülse unmittelbar an der Riemenscheibe oder an einer an der Riemenscheibe drehfest angeordneten weiteren Hülse verdrehsicher und axial bewegbar festgelegt sein.Obviously, the axial mobility of the sleeve is the central function in the drive transmission device according to the invention. To move the sleeve, the invention provides a threaded coupling of the sleeve with an axially immovable part of the device. This threaded coupling can be provided according to a first alternative of the invention between the sleeve and the shaft ring, wherein the sleeve is secured against rotation and axially movable with respect to the pulley. That is, the immovable part is formed here by the shaft ring, which is coupled to the sleeve via the thread. The sleeve in turn is in turn against rotation, to enable the axial displacement but also axially movable with respect to the pulley set. By means of these mechanical couplings, when the pulley is rotated with respect to the shaft ring, the sleeve can thus be moved axially. In this case, the sleeve can be secured against rotation and axially movable directly on the pulley or on a further rotatably mounted on the pulley further sleeve.
Eine Erfindungsalternative sieht demgegenüber vor, dass die Gewindekopplung zwischen der Hülse und einer an der Riemenscheibe drehfest angeordneten weiteren Hülse vorgesehen ist, wobei die axial bewegbare Hülse verdrehsicher und axial bewegbar bezüglich des Wellenrings festgelegt ist. Diese Ausführungsform ist quasi die Umkehrung der vorbeschriebenen Erfindungsalternative hinsichtlich der Anordnung der Gewindekopplung.An alternative to the invention, on the other hand, provides for the threaded coupling to be provided between the sleeve and a further sleeve which is arranged fixed against rotation on the belt pulley, wherein the axially movable sleeve is secured against rotation and axially movable with respect to the shaft ring. This embodiment is more or less the inverse of the above-described alternative of the invention with regard to the arrangement of the threaded coupling.
Die Gewindekopplung kann in unterschiedlicher Weise realisiert sein, sie muss lediglich die sichere Bewegung der Hülse und gleichzeitig die Möglichkeit der Übertragung hinreichend hoher Momente gewährleisten. Denkbar ist, dass die Gewindekopplung in Form miteinander kämmender Schrägverzahnungen an der Hülse und dem axial unbewegbaren Teil, also dem Wellenring oder der weiteren Hülse realisiert ist. Alternativ dazu kann die Gewindekopplung auch in Form eines zwischen der Hülse und dem axial unbewegbaren Teil ausgebildeten Kugelgewinde realisiert sein.The threaded coupling can be realized in different ways, they only need to ensure the safe movement of the sleeve and at the same time the possibility of transmitting sufficiently high torque. It is conceivable that the threaded coupling in the form of mutually meshing helical gears on the sleeve and the axially immovable part, ie the shaft ring or the further sleeve is realized. Alternatively, the threaded coupling can also be realized in the form of a ball thread formed between the sleeve and the axially immovable part.
Um die Hülse einerseits verdrehsicher am jeweiligen Teil der Einrichtung zu haltern und gleichzeitig axial zu führen bietet sich schließlich die Verwendung einer Passfeder an, die in einer Längsnut axial geführt läuft.In order to hold the sleeve on the one hand against rotation on the respective part of the device and at the same time to guide axially finally offers the use of a feather key, which runs axially guided in a longitudinal groove.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen zusammen mit den Zeichnungen. Es zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiments described below together with the drawings. Show it:
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Ab der anderen Seite im Freiraum zwischen der Riemenscheibe
Die unterschiedlichen Arbeitsweisen im Falle unterschiedlicher Betriebsarten des Zugmitteltriebs, in den die Antriebsübertragungseinrichtung eingebunden sein kann, ergeben sich aus den
Während
Schließlich zeigt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- AntriebsübertragungseinrichtungDrive transmission means
- 22
- Riemenscheibepulley
- 33
- Lagerungenoverlays
- 44
- Lagerungenoverlays
- 55
- Wellenringwave ring
- 66
- Generatorwellegenerator shaft
- 77
- Hülseshell
- 88th
- PassfederAdjusting spring
- 99
- Längsnutlongitudinal groove
- 1010
- Gewindekopplungthreaded coupling
- 1111
- Schrägverzahnunghelical teeth
- 1212
- Schrägverzahnunghelical teeth
- 1313
- Hülseshell
- 1414
- Federelementspring element
- 1515
- Lagerteilbearing part
- 1616
- Stirnseitefront
- 1717
- Anschlagattack
- 1818
- Stirnseitefront
- 1919
- Antriebseinrichtungdriving means
- 2020
- Gewindekopplungthreaded coupling
- 2121
- Hülseshell
- 2222
- Wellenringwave ring
- 2323
- Schrägverzahnunghelical teeth
- 2424
- Schrägverzahnunghelical teeth
- 2525
- Hülseshell
- 2626
- PassfederAdjusting spring
- 2727
- Nutgroove
- 2828
- Federelementspring element
- 2929
- Riemenscheibepulley
- 3030
- Anschlagattack
- 3131
- Antriebseinrichtungdriving means
- 3232
- Gewindekopplungthreaded coupling
- 3333
- Hülseshell
- 3434
- Riemenscheibepulley
- 3535
- Nutgroove
- 3636
- PassfederAdjusting spring
- 3737
- Federelementspring element
- 3838
- Lagerteilbearing part
- 3939
- Lagerungstorage
- 4040
- AntriebsübertragungseinrichtungDrive transmission means
- 4141
- Gewindekopplungthreaded coupling
- 4242
- Wellenringwave ring
- 4343
- Nutengroove
- 4444
- Kugelnroll
- 4545
- Nutengroove
- 4646
- KugellagerhülseBall bearing sleeve
- 4747
- VerliersicherungshülseVerliersicherungshülse
- 4848
- Hülseshell
- 4949
- PassfederAdjusting spring
- 5050
- Riemenscheibepulley
- 5151
- Antriebseinrichtungdriving means
- 5252
- Hülseshell
- 5353
- Anschlagattack
- 5454
- Riemenscheibepulley
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