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Gleichlaufeinrichtung für Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere
für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichlaufeinrichtung für
Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, in der die mit
Schaltzähnen versehene Schaltmuffe von einem drehbar, jedoch unverschiebbar auf
der treibenden Welle des Getriebes befestigten Muffenträger gehalten und entgegen
der Wirkung von Gleichlauf bewirkenden Reibmitteln mit dem zu schaltenden Zahnrad
kuppelbar ist.
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Bei bekannten Gleichlaufeinrichtungen dieser Art steht für die Gleichlaufarbeit
die Eigenspannung des Gleichlaufringes die Servowirkung desselben sowie zusätzlich
die Anpreßkraft von die Servowirkung erhöhenden Mitteln, wie Stützring, Sperrbänder
od. dgl., zur Verfügung. Bei sehr großen Massen, wie sie beispielsweise für Lastkraftwagen,
Zugmaschinen u. dgl., in Gleichlauf zu bringen sind, reicht jedoch die Anpreßkraft
der Gleichlaufringe an der Schaltmuffe trotz dieser Vorkehrungen nicht aus, um rasch
Gleichlauf zu erzielen, so daß Schaltpausen beim Gangwechsel eingelegt werden müssen.
Bekannt sind auch Reibungskupplungen für die zu schaltenden Stufen eines Wechselgetriebes,
bei welcher die in die Gleichlaufeinrichtung einbezogene Schaltmuffe unter Vermittlung
eines geschlitzten Konusringes und eines geschlossenen Gleichlaufringes kraftschlüssig
mit dem zu schaltenden Zahnrad verbindbar ist. Die Reibpaarung zwischen der Schaltmuffe
und dem diese tragenden verschiebbaren Konusring einerseits sowie dem Konusring
und dem Gleichlaufring andererseits dient, abgesehen von einer begrenzt möglichen
Gleichlaufarbeit, hauptsächlich dazu, eine unter Last schaltbare Verbindung mit
der Getriebewelle zu schaffen. Kupplungen dieser Art werden in Getrieben benötigt,
bei welchen die Getriebeantriebswelle ohne Hauptkupplung unmittelbar mit der Antriebsmaschine
verbunden ist. Die Arbeitsweise dieser Gleichlaufeinrichtungen gestattet nicht,
Massen in der angegebenen Größenordnung rasch in Gleichlauf zu bringen und nach
vollzogenem Gangwechsel eine- betriebssichere Verbindung zwischen der Schaltmuffe
und dem geschalteten Zahnrad aufrechtzuerhalten.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Gleichlaufeinrichtung
der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß große Massen rasch in Gleichlauf
zu bringen sind, wie sie bei schweren Getrieben auftreten.
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Als zunächst liegend bietet sich hierzu eine entsprechende Verstärkung
des Gleichlaufringes und seiner die Servowirkung erhöhenden Mittel an, was jedoch
mit einer Reihe von Nachteilen verbunden ist. So ist insbesondere eine wesentliche
Verbreiterung der Gleichlaufeinrichtung unvermeidlich, wenn man diesen Weg beschreitet.
Da jedoch die Baubreite der Gleichlaufeinrichtung einen entscheidenden Einfluß auf
die gesamte Baulänge eines Getriebes hat und außerdem mit zunehmender Baugröße der
Einrichtung fange Schaltwege entstehen, führt ein solches Vorgehen nicht zu dem
gewünschten Erfolg.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe unter Vermeidung der angeführten
Nachteile wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das unmittelbar mit den
Schaltzähnen der Schaltmuffe zusammenarbeitende primäre Reibglied ein sekundäres
Reibglied beaufschlagt, das in Abhängigkeit der an der Schaltmuffe ausgeübten Kraft
mit Reibflächen am Muffenträger in Reibungsschluß gelangt. Dadurch ergibt sich eine
Gleichlaufeinrichtung mit einem großen Gleichlaufvermögen, wobei die gebräuchliche
Baulänge der Einrichtung gewahrt wird, indem schon vorhandene Bauteile und der Raum,
den diese einnehmen, nutzbringend verwendet wird. Die durch den gewählten Aufbau
der Gleichlaufeinrichtung erhaltene Sperrkraft ist des weiteren so erheblich, daß
die Schaltung auch unter den genannten erschwerten Bedingungen nicht vollzogen werden
kann, bevor
nicht Gleichlauf erreicht ist. Gleichzeitig ist dadurch,
d'aß das sekundäre Reibglied vom primären Reibglied beaufschlagt wird, die aufgebrachte
Gleichlaufarbeit stets den jeweiligen Erfordernissen hinsichtlich der Drehzahlangleichung
angepaßt.
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Das primäre Reibglied wird vorteilhaft durch einen geschlitzten und
federnden Ring und das sekundäre Reibglied durch ein Spannband gebildet, das mit
Reibflächen des Muffenträgers zusammenarbeitet, die zwischen dessen Nabe und den
der Schaltmuffe zugeordneten Führungsstegen angeordnet sind. Dadurch ergibt sich
ein einfacher Aufbau der Gleichlaufeinrichtung bei großen wirksamen Reibflächen,
die auf kleinstem Raum untergebracht sind. Die Wirkungsweise der Gleichlaufeinrichtung
kann dadurch erhöht werden, daß das Spannband unter Vermittlung von an sich bekannten,
die Servowirkung der geschlitzten Reibringe erhöhenden Mittel gegen seine zugehörige
Reibfläche am Muffenträger gespannt wird. Es wird somit zur Gleichlaufarbeit nicht
nur das Spannband und die Eigenspannung des Reibringes, sondern auch dessen mögliche
Servowirkung nutzbar gemacht, wodurch sich überdurchschnittliche Gleichlaufwerte
bei großer Lebensdauer der Gleichlaufeinrichtung ergeben. Eine räumlich günstige
und fertigungstechnisch einfache Ausführung wird dadurch erhalten, daß das Spannband
unter Vermittlung von an sich bekannten geteilten Stützringen, die an der Innenfläche
des geschlitzten Reibringes zur Anlage kommen, gegen eine am Umfang der Nabe des
Muffenträgers angeordnete Reibfläche gespannt wird. Das Spannband erstreckt sich
dabei vorteilhaft zwischen der Nabe der Kupplungszähne des zu schaltenden Zahnrades
sowie der Nabe des Muffenträgers und ist mit die Nabe der Kupplungszähne durchsetzenden
Anschlägen versehen, die gegenüber den Enden des geschlitzten Reibringes liegen
und zur Abstützung der Stützringe dienen.
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Es kann jedoch mit denselben Vorteilen auch eine Anordnung gewählt
werden, bei welcher die dem Spannband zugeordneten Stützringe sich zwischen die
Enden des geschlitzten Reibringes erstrecken und unmittelbar an den in Umfangsrichtung
zwischen Ausnehmungen des zu schaltenden Zahnrades gehaltenen Enden des Spannbandes
abgestützt sind. Es wird dadurch unter Verzicht von Anschlägen zur Übertragung der
eingeleiteten Schaltkraft eine weitere Vereinfachung der Gleichlaufeinrichtung erzielt.
Als günstig erweist sich dabei, wenn das Spannband gegen eine parallel zur Achse
der treibenden Welle gerichtete Reibfläche am äußeren Umfang des Muffenträgers gespreizt
wird. Die dem Spannband zugeordnete Reibfläche kann in Abweichung davon auch durch
die Außenfläche eines mit dem Muffenträger verbundenen Ringflansches gebildet werden,
der sich in die Ebene des Reibringes erstreckt. Günstige Einbauverhältnisse bei
besonders kompakter und raumsparender Ausführung ergibt eine Anordnung, bei der
das Spannband durch einen zwischen den Enden des geschlitzten Reibringes angeordneten
Sperrkörper beaufschlagt wird, der mit schrägen Spreizflächen für das auflaufende
Ende des Reibringes versehen ist. Das Spannband wird bei der Gleichlaufarbeit in
einfacher Weise durch den Sperrkörper gegen eine konische Reibfläche des Muffenträgers
gespreizt.
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In den Zeichnungen, die vier beispielsweise Ausführungsformen der
Gleichlaufeinrichtung nach der Erfindung zeigen, ist Fig. 1 ein senkrechter Mittellängsschnitt
durch einen Teil eines Geschwindigkeitswechselgetriebes für einen Lastkraftwagen
mit einer erfindungsgemäßen Gleichlaufeinrichtung, Fig. 2 ein Querschnitt nach der
Linie II-II der Fig. 1 in kleinerem Maßstab, Fig. 3 ein senkrechter Mittellängsschnitt
durch eine Gleichlaufeinrichtung, bei der eines der Reibglieder gegen eine Innenfläche
des Muffenträgers gespreizt wird, Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig.
3 in kleinerem Maßstab, Fig. 5 ein Teilschnitt nach der Linie V-V der Fig. 3 in
kleinerem Maßstab, Fig. 6 ein senkrechter Mittellängsschnitt durch einen Teil einer
Gleichlaufeinrichtung, bei der eines der Reibglieder mit einem Ringflansch des Muffenträgers
zusammenarbeitet, Fig. 7 ein Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6 in kleinerem
Maßstab, Fig. 8 ein Teilschnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 6 in kleinerem
Maßstab, Fig. 9 ein senkrechter Mittellängsschnitt durch eine andere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Gleichlaufeinrichtung mit einer konischen Reibfläche am Muffenträger,
Fig. 10 ein Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 9 in kleinerem Maßstab und Fig.
11 ein Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 9 in kleinerem Maßstab.
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In dem in Fig. 1 gezeigten Ausschnitt eines Schaltmuffengetriebes
sind mit der treibenden Welle 1 des mehrstufigen Geschwindigkeitswechselgetriebes
Zahnräder 2 und 3 drehbar, jedoch uriverschiebbar verbunden. Die Zahnräder 2 und
3 sind ständig im Eingriff mit auf der nicht gezeigten Getriebeantriebswelle befestigten
Zahnrädern. Auf der treibenden Welle 1 ist zwischen den Zahnrädern 2 und 3 ein Muffenträger
4 verkeilt, auf dessen sternförmig angeordneten Führungsstegen 5 eine Schaltmuffe
6 längs verschiebbar ist. Die Schaltmuffe 6 ist mit Schaltzähnen 7 versehen, die
mit entsprechend ausgebildeten Kupplungszähnen 8 der Zahnräder 2 und 3 am Ende des
Gleichlaufvorganges in Eingriff gebracht werden können. Die Gleichlaufeinrichtung
umfaßt ein primäres Reibglied in Form eines geschlitzten und federnden Reibringes
9 und ein sekundäres Reibglied, das durch ein Spannband 1.0 gebildet wird. Der Reibring
9 ist auf einer Nabe 11 der Zahnräder 2 und 3 angeordnet und durch eine Klemmscheibe
12 in axialer Richtung gehalten. Zwischen der Nabe 11 und der Innenfläche 13 der
Reibringe 9 sind geteilte Stützringe 14 und 15 (Fig. 2) eingefügt, denen ein gleichfalls
auf der Nabe 11 gelagerter Anschlag 16 zugeordnet ist. Der Anschlag 16 erstreckt
sich mit einer Nase 17 zwischen die Enden 18 des Reibringes 9. Das Spannband 10
ist zwischen der Nabe 11 der Zahnräder 2 und 3 und der Nabe 19 des Muffenträgers
4 angeordnet und arbeitet mit einer Reibfläche 20 am Umfang mit der Nabe 19 zusammen.
Die Enden des Spannbandes 10 sind zu Anschlägen 21 abgewinkelt, die in einer Ausnehmung
22 von entsprechender Breite die Nabe 11 der Zahnräder 2 und 3 durchsetzen und als
Widerlager für die Stützringe 14 und 1.5 dienen.
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Beim Schalten eines Ganges wird die Schaltmuffe 6 aus ihrer neutralen
Lage (Fig. 1), die der Leerlaufstellung entspricht, entweder nach links oder rechts,
je
nachdem, welcher Gang geschaltet werden soll, verschoben. Dadurch kommen die Kopfflächen
der Schaltzähne 7 in Reibungsschluß mit der Umfangsfläche des geschlitzten Reibringes
9, wodurch der Reibring von der umlaufenden Schaltmuffe 5 mitgenommen wird, bis,
je nach der Drehrichtung, eines seiner Enden 18 auf die Nase 17 des Anschlages 16
auftrifft. Wird der Reibring 9 beispielsweise in Pfeilrichtung R, wie in Fig. 2
gezeigt, mitgenommen, so kommt der Anschlag 1.6 an dem Stützring 15 zur Anlage und
drückt diesen gegen den Anschag 21 des Spannbandes 10. Entsprechend der aufgebrachten
Schaltkraft wird über den Reibring 9 und den Stützring 15 das Spannband 10 mit dem
ablaufenden und in der Ausnehmung 22 gehaltenen Ende als Widerlager gegen die Reibfläche
20 am Umfang der Nabe 19 des Muffenträgers gespannt. Liegt das Spannband
1.0 bei entsprechendem Reibungsschluß satt an seiner Reibfläche 20 an, so wirkt
das Ende des Spannbandes 10 als fester Anschlag 21 für den Stützring 15. Der Reibring
9 übt dadurch eine Kraft auf den Anschlag 16 aus. unter dessen Einfluß die aus der
statischen Eigenspannung resultierende Anpreßkraft des Reibringes um das Maß der
Servowirkung desselben vergrößert wird. Die vom Reibring auf dien Anschlag 16 ausgeübte
Kraft hat gleichzeitig ein Verspannen des Stützringes 15 (mit dem Ende des Spannbandes
10 als Widerlager) zur Folge, unter dessen Wirkung sich die Außenfläche 23 des Stützringes
unter Erhöhung der Servowirkung des Reibringes gegen die Innenfläche 13 desselben
preßt.
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Ist durch das Zusammenwirken des Reibringes 9 und des Spannbandes
10 Gleichlauf erzielt, d. h. besteht zwischen der Schaltmuffe 6 und dem Reibring
9 keine Relativdrehzahl mehr, so entspannt sich unter gleichzeitigem Wegfall der
Servowirkung des Reibringes das Spannband, wodurch die Schaltmuffe über den Reibring
9 hinweggeschoben und mit den Kupplungszähnen 8 des zu schaltenden Zahnrades in
Eingriff gebracht werden kann. Damit ist der Gangwechsel vollzogen.
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In den Fig. 3 bis 5 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der das
Spannband gegen eine parallel zur Wellenachse gerichtete Reibfläche am äußeren Umfang
des Muffenträgers gespreizt wird. Dieselben Teile sind mit denselben, jedoch mit
einem Index versehenen Bezugszeichen bezeichnet.
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Die unverschiebbar auf der treibenden Welle 1' angeordneten Zahnräder
2' und 3' sind mit Klauenträgem 24 versehen, auf deren Naben 25 geschlitzte und
federnde Reibringe 9' angeordnet sind. Die Klauenträger 24 besitzen Kupplungszähne
26, die mit den Schaltzähnen 7' der Schaltmuffe 6' am Ende des Gleichlaufvorganges
in Eingriff kommen. Die Schaltmuffe 6' ist auf Führungsstegen 5' eines Muffenträgers
4' verschiebbar gehalten, der drehfest, aber unverschiebbar mit der treibenden Welle
1' verbunden ist. Am äußeren Umfang 27 des Muffenträgers 4' nahe den Führungsstegen
5' sind zu beiden Seiten eines Mittelsteges 28 des Muffenträgers 4' Reibflächen
29 vorgesehen. Jeder der Reibfläche 29 ist ein Spannband 30 zugeordnet, dessen den
Enden 18' der Reibringe 9' gegenüberliegende Enden 31 breiter gehalten und mit einer
Nase 32 (Fig. 5) versehen sind, die mit Spiel in eine Ausnehmung 33 des Klauenträgers
24 ragen. Zwischen den Naben 25 des Klauenträgers 24 und der Innenfläche 13' der
Reibringe 9' sind geteilte Stützringe 34 und 35 angeordnet, deren eine Enden 36
mit Zungen 37 versehen sind, die sich zwischen die Enden 18' der Reibringe 9' erstrecken
und die Innenfläche 13' stützend untergreifen. Die gegenüberliegenden Stützringenden
38 sind gegen die Enden 31 des Spannbandes 30 zu abgewinkelt und bilden das Widerlager
für dieselben. Die Stützringe 34 und 35 von im wesentlichen quadratischer Querschnittsfoim
sind nebeneinandergestellt und liegen im Bereich der Enden 18' der Reibringe 9'
sowie der Enden 31 des Spannbandes 30 unmittelbar aneinander.
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Wird beim Schalten eines Ganges der Reibring 9' durch die Schaltmuffe
6' beispielsweise in Pfeilrichtung R' nach der Fig. 4 mitgenommen, so drückt das
auflaufende Ende 18' des Reibringes 9' den Stützring 34 über die Zunge 37 in Umfangsrichtung.
Dadurch kommt das Stützringende 38 am Ende 31 des Spannbandes 30 zur Anlage. Nachdem
das ablaufende Ende 39 (Fig.5) des Spannbandes in der Ausnehmung 33 nach einem begrenzten
Weg anliegt, spreizt sich das Spannband nach außen und kommt mit der Reibfläche
29 des Muffenträgers 4' in Reibungsschluß. Läßt der Reibungsschluß eine weitere
Spannung und damit Drucksteigerung des Spannbandes 30 nicht mehr zu, so wird der
Stützring unter Erhöhung der Servowirkung des Reibringes gegen die Innenfläche 13'
gepreßt, wodurch rasch Gleichlauf erzielt wird. Ist die Gleichlaufarbeit beendet,
so entspannen sich das Spannband und der Stützring, worauf die Schaltmuffe über
den Reibring hinweggedrückt und mit den Kupplungszähnen 26 des Klauenträgers 24
in Eingriff gebracht werden kann.
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In den Fig. 6 bis 8 ist eine Ausführungsform der Gleichlaufeinrichtung
nach der Erfindung gezeigt, die bei gleichem, den Fig. 3 bis 5 entsprechendem Grundaufbau
durch die Verwendung einer nach Art einer Außenbandbremse aufgebauten Gleichlaufeinrichtung
gekennzeichnet ist.
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Zu diesem Zweck ist der zwischen den Zahnrädern 2" und 3" auf der
treibenden Welle 1" drehfest und unverschiebbar gehaltene Muffenträger 4" zu beiden
Seiten seines Mittelsteges 28' mit einem Ringflansch 40 versehen, der sich in die
Ebene des Reibringes 9" erstreckt. Die Außenfläche 41 des Ringflansches 40 dient
als Reibfläche für ein relativ breites Spannband 42, dessen Enden 43 (Fig. 8), mit
einem Ansatz 44 versehen, mit Spiel in Umfangsrichtung in einer Ausnehmung 45 des
Klauenträgers 24' gehalten sind. Der Klauenträger 24' besitzt Kupplungszähne 26'
für die auf dem Muffenträger 4" gehaltene Schaltmuffe 6". Die Enden 43 des Spannbandes
42 sind des weiteren mit längsgerichteten Ausnehmungen 46 versehen, in denen die
abgewinkelten Stützringenden 38' der geteilten Stützringe 34' und 35' eingreifen.
Die Zungen 37' der Stützringe 34' und 35' erstrecken sich zwischen die Enden 18"
des Reibringes 9". Der Reibring 9" ist zwischen den Ringflanschen 40 des Muffenträgers
4" und den Klauenträgern 24' gehalten.
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Die Wirkungsweise der Gleichlaufeinrichtung beim Schalten eines Ganges
entspricht der Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit dem
Unterschied, daß das Spannband 42 gegen die Reibfläche 41 nach Art einer Bandbremse
gespannt wird. Die Ausführung ist insbesondere für schwere Zugmaschinen mit übermäßig
großen, in Gleichlauf zu bringenden Massen geeignet.
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Eine Ausführungsform der Gleichlaufeinrichtung nach der Erfindung,
in der das zur Gleichlaufarbeit
dienende Spannband von einem Sperrkörper
beaufschlagt wird und mit einer konischen Reibfläche des Muffenträgers zusammenarbeitet,
ist in den Fig.9 bis 11 gezeigt.
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Der zwischen den Zahnrädern 47 und 48 mit der treibenden Welle 49
fest verbundene Muffenträger 50 besitzt an seinem Umfang verteilt angeordnete Führungsstege
51 für eine Schaltmuffe 52, deren Schaltzähne 53 mit Kupplungszähnen 54 eines Klauenträgers
55 in Eingriff gebracht werden können. Auf den Naben 56 der an den Zahnrädern 47
und 48 befestigten Klauenträger 55 sind geschlitzte und federnde Reibringe 57 angeordnet,
deren Enden 58 (Fig. 10) stirnseitig mit im Winkel zueinander angestellten Anlaufflächen
59 versehen sind. Zwischen den Enden 58 des Reibringes 57 ist ein Sperrkörper 60
angeordnet, der gleichfalls auf der Nabe 56 des Klauenträgers 55 gehalten ist und
schräge Arbeitsflächen 61 besitzt, die den Anlaufflächen 59 des Reibringes zugeordnet
sind. Zwischen jeder der Naben 56 der Klauenträger 55 und den Reibringen 57 ist
des weiteren ein Spannband 62 angeordnet, das mit konisch verlaufenden Reibflächen
63 des Muffenträgers 50 zusammenarbeitet. Zu diesem Zweck ist die gegen den Muffenträger
50 zu gerichtete Längskante 64 des Spannbandes in einer etwa der der Reibfläche
63 entsprechenden Größe abgewinkelt. Die Enden 65 des Spannbandes 62 sind wie bei
den vorstehenden Ausführungsbeispielen mit Ansätzen 66 (Fig. 11) in Ausnehmungen
67 der Klauenträger in Umfangsrichtung mit Spiel gehalten und arbeiten mit als Druckstück
dienenden Ansätzen 68 des Sperrkörpers 60 zusammen.
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Wird durch Verschieben der Schaltmuffe 52 der Gangwechsel eingeleitet
und beispielsweise der Reibring 57 in Umfangsrichtung R" (Fig. 10) kraftschlüssig
mitgenommen, so kommt die Anlauffläche 59 desselben an die Arbeitsfläche 61 des
Sperrkörpers 60 zu liegen und drückt diesen in Umfangsrichtung, so daß sein Ansatz
68 gegen das Ende des Spannbandes 62 anläuft. Dadurch wird das Spannband mit der
Ausnehmung 67 als Widerlager für das ablaufende Ende desselben radial nach außen
gespreizt mit der Folge, daß dessen abgewinkelte Längskante 64 mit der Reibfläche
63 in Reibungsschluß gelangt. Liegt durch den Reibungsschluß zwischen den genannten
Teilen das Spannband 62 satt am Umfang der Reibfläche 63 des Muffenträgers an, so
kommt die Arbeitsfläche 61 des Sperrkörpers 60 zur Wirkung, indem die Enden 58 des
Reibringes 57 auf den Anlaufflächen 59 unter Erhöhung der Servowirkung des Reibringes
radial nach außen gedrückt werden. Da der erzeugte Anpreßdruck dem Schaltdruck an
der Schaltmuffe entgegenwirkt, ist es somit dem die Gleichlaufeinrichtung Schaltenden
unmöglich ; gemacht, die Schaltung vor Erreichen eines Gleichlaufzustandes durchzuführen.
Ist Gleichlauf erreicht, entspannt sich das Spannband vollständig und der Reibring
infolge Wegfalls des Sperrdruckes teilweise, so daß die Schaltmuffe mit den Kupplungszähnen
54 i des zu schaltenden Zahnrades in Eingriff gebracht werden kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
So kann beispielsweise das Spannband an Stelle eines Seperrkörpers auch t durch
einen einfachen Anschlag im Sinne der Ausführung nach der Fig. 1 am Umfang des Muffenträgers
verspannt werden. Für dieselbe Maßnahme kann des weiteren eine formschlüssige Verbindung
zwischen dem Anschlag und dem Spannband vorgesehen werden, indem z. B. die Enden
des Anschlages als Mitnehmer ausgebildet sind, die in Ausnehmungen des Spannbandes
eingreifen.