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Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von Brems-
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flächen an Bremstrommeln oder Bremsscheiben Die Erfindung betrifft
ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 3.
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Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Bearbeiten von Bremsflächen
an Bremstrommeln cder Bremsscheiben wird das Abdrehwerkzeug kontinuierlich, gleichförmig
parallel zur Bremsfläche vorgeschoben, so daß restliche Bearbeitungsspuren eine
gewindeartige (bei Bremstrommeln) bzw. spiralförmige (bei Bremsscheiben) Rille oder
Riefe bilden. Beim Bremsvorgang werden die Bremsbeläge in die so gebildeten
Rillen
oder Riefen gedrückt, und infolge des gewindeähnlichen bzw.
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spiralförmigen Verlaufs der Bearbeitungsspuren entsteht eine dem Vorschub
des Abdrehwerkzeuges entsprechende Schubkraft, so daß der Bremsbelag die Neigung
hat, von der Bremsfläche abzuwandern. Da es praktisch nicht möglich ist, Bremsbacken
völlig spielfrei zu lagern, wandern diese beim Bremsvorgang seitlich ab, bis sie
mit einer bestimmten Kraft an der Bremsbackenlagerung anliegen, danach springen
sie wieder in die Ausgangsstellung zurück.
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Es ist bereits bekannt, diesen Verlagerungseffekt der Bremsbacken
dadurch zu mildern, daß man die Bremsbelagoberfläche mit unstetig verlaufenden Drehrillen
abdreht (DE-OS 24 42 789). Diese Maßnahme hat sich jedoch nicht als ausreichend
erwiesen, weil die vom Abdrehen der Bremsbeläge zurückbleibenden Drehrillen (Bearbeitungsspuren)
sich bereits nach einigen wenigen Bremsbetätigungen verlieren, so daß auf jeden
Fall dann der Effekt der gewindeähnlichen bzw. spiralförmigen Bearbeitungsspuren
auf den Bremstrommeln bzw. -scheiben allein zur Auswirkung kommt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren zum Bearbeiten
von Bremsflächen an Bremstrommeln oder Bremsscheiben so abzuwandeln, daß die schraubenlinienförmigen
bzw. spiralförmigen Bearbeitungsspuren auf den Bremsflächen, die bei ganz oder teilweise
abgenutzten Bremsbelägen die alleinige Ursache für den beschriebenen Seitwärtsschubeffekt
bilden,vermieden werden und damit der Seitwärtsschubeffekt auf die Bremsbacken beseitigt
wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe kann nicht auf die bekannte Bearbeitung
der Bremsbel-agflächen zur Erzeugung unstetig verlaufender Drehrillen zurückgegriffen
werden, weil die Verwendung von unstetig verlaufenden Bearbeitungsspuren zu störenden
Effekten Anlaß geben würde, die mindestens den infolge des Seitwärtsschubeffektes
aufgrund des erwähnten Springens auftretenden Rattereffekten gleichzusetzen sind.
Während nämlich eine Unstetigkeit in den Bearbeitungsspuren eines Bremsbelages beim
Bremsvorgang ständig mit der Bremsfläche an Bremstrommel oder Bremsscheibe
in
Kontakt bleibt, läuft eine eventuelle Unstetigkeit einer Bremsfläche ja dauernd
am feststehenden Bremsbelag vorbei und kommt mit diesem ständig in und außer Kontakt,
wobei sich jeweils ruckartig die Reibungskraft und damit die Bremswirkung ändern
würden. Ein solches "Stottern" kann nur dann unter gewissen Umständen nützlich sein,
wenn es eindeutig unter Kontrolle ist, das wäre aber bei Unstetigkeiten im Verlauf
von Bearbeitungsspuren nicht der Fall, so daß ein dadurch hervorgerufenes "Stottern"
mit Sicherheit vermieden werden muß.
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Grundsätzlich strebt deshalb die Erfindung eine Bearbeitungstechnik
an, bei der in sich geschlossene, kreisförmige Bearbeitungsspuren zurückbleiben,
während durch die Vorschubbewegung des Abdrehwerkzeuges bedingte Bearbeitungsspuren,
die von der Form in sich geschlossener Kreise abweichen, zwangsläufig beseitigt
werden.
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In Ausführung dieser grundsätzlichen Idee wird deshalb die gestellte
Aufgabe durch die Maßnahmen des Kennzeichenteils des An#spruchs 1 gelöst.
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Dadurch, daß das Abdrehwerkzeug zunächst während einer im wesentlichen
vollen Umdrehung der Bremsfläche stehen bleibt, wird sichergestellt, daß restliche
Bearbeitungsspuren auf jeden Fall einen geschlossenen Kreis bilden und alle vorher
in der Bremsfläche eventuell vorhandenen davon abweichenden Unebenheiten abgedreht
werden. Durch den anschließenden Vorschub erfolgt dann der Obergang zu einer benachbarten
Bearbeitungsspur, und bei der anschließenden vollen Umdrehung wird der während des
Obergangs entstandene Rillengrat abgedreht. Der jetzt folgende Vorschub zur wieder
nächsten zukünftigen Bearbeitungsspur beginnt an einer Stelle, die gegen die Stelle
versetzt ist, an der der frühere Vorschub begann, so daß eine eventuell bestehende
Unregelmäßigkeit in der stehengebliebenen Bearbeitungsspur infolge des Vorschubs
mit Sicherheit ebenfalls versetzt ist,wodurch die bei der Bearbeitung von Bremsbelagflächen
in praktisch einer Linie liegende Unstetigkeit der Drehrillen bei der Bremsfläche
mit Sicherheit vermieden wird.
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Die Größe des Teils der Umdrehung der Bremsfläche, während dem der
Vorschub
des Abdrehwerkzeuges erfolgt, sollte weder zu kurz sein, um eine sprungartige Bewegung
des Abdrehwerkzeuges zu vermeiden, noch zu lang, um die zwangsläufig auftretende
Erhöhung der Bearbeitungszeit so gering wie möglich zu halten; als für die Praxis
optimaler Kompromiß wird jedenfalls derzeit die Maßnahme des Anspruchs 2 angesehen.
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Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Grunde eine
bekannte Vorrichtung zum Abdrehen von Bremsflächen an Bremstrommeln bzw. Bremsscheiben
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 verwendet, und diese wird erfindungsgemäß
entsprechend dem Kennzeichenteil des Anspruchs 3 ergänzt.
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Für die Ausgestaltung des Schrittschaltwerkes steht eine Vielzahl
von Möglichkeiten zur Verfügung, unter denen je nach den verfügbaren Fertigungsbedingungen
und je nach den verfügbaren Arbeitsbedingungen zu wählen ist. Für den robusten Werkstattbetrieb
ist eine im wesentlichen rein mechanische Lösung gemäß Ansprüchen 4, 5 oder 6 vorzuziehen,
während in größeren Werkstätten, die bereits über eine zuverlässige Druckluftanlage
verfügen, eine pneumatische Lösung vorzuziehen ist, wie sie in Anspruch 10 gekennzeichnet
ist, während in Betrieben, in denen sowohl eine zuverlässige Druckluftversorgung
als auch ein zuverlässiger Wartungsdienst für elektronische Geräte zur Verfügung
steht, eine elektro-pneumatische Lösung in Frage kommt, wie sie sich aus den Ansprüchen
7 bis 9 ergibt. Selbstverständlich gibt es noch andere, beispiels weise rein elektrische
Lösungen, hydraulische oder elektro-hydraulische Lösungen, die dem Konstrukteur
ebenfalls im ßedarfsfell zu Gebote stehen.
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Spezielle Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 11 bis 15.
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Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es
zeigen: Fig. 1 schematisch eine rein mechanische Ausführung des Obertragungsweges
von der Hauptspindel zum Vorschubantrieb;
Fig. 2 einen Teil des
Schrittschaltwerkes der Ausführungsform nach Fig. 1; Fig. 3 einen Fig. 2 entsprechenden
Teil eines Schrittschaltwerkes gemäß einer anderen Ausführungsform des Obertragungsweges
nach Fig. 1; Fig. 4 eine Druckmittelübertragung im Obertragungsweg von der Hauptspindel
zum Vorschubantrieb; Fig. 5 einen ei ektro-pneumatischen Vorschubantrieb; Fig. 6
einen Längsschnitt durch ein Freilauf-Wendegetriebe mit Brücke für den Vorschubantrieb
nach Fig. 5; Fig. 7 einen Querschnitt durch das Freilauf-Wendegetriebe mit Brücke
nach Fig. 6; Fig. 8, 9 verschiedene Ausführungsformen eines Schrittschalt-und 10
werkes zur Betätigung des elektro-pneumatischen Vorschubantriebs nach Fig. 5 Der
Aufbau einer Vorrichtung zum Abdrehen von Bremsflächen an Bremstrommeln oder Bremsscheiben
ist bekannt, von dieser Vorrichtung sind deshalb in Fig. 1 lediglich schematisch
die Hauptspindel 11 und die Vorschubspindel 12 mit dem Abdrehwerkzeug 13 veranschaulicht.
Während bei üblichen Vorrichtungen dieser Art ein Untersetzungsgetriebe zwischen
der Hauptspindel 11 und der Vorschubspindel 12 angeordnet ist, weist bei der dargestellten
Vorrichtung dieser Obertragungsweg ein Schrittschaltwerk auf. Im Falle der Fig.
1 ist an die Hauptspindel 11 ein Untersetzungsgetriebe 14 mit einem Untersetzungsverhältnis
i = 1 : 0,8 vorgesehen, an dessen Abtriebseite eine Steuerkurve 15 befestigt ist.
An dieser Steuerkurve 15 liegt, wie in Fig. 2 am besten erkennbar ist, ein Rollenhebel
16 an, der über einen Freilaufantrieb 17 eine Welle 18 jeweils schrittweise antreibt.
Bei der dargestellten Ausfhrungsform beträgt der Schwingungsweg des Rollenhebels
180 dementsprechend dreht sich bei jeder Umdrehung der Steuerkurve 15 auch die Welle
18 jeweils um 180. Wenn die Steuerkurve 15 nach der 180 Drehung des Rollenhebels
16 diesen wieder freigibt, wird dieser durch
eine Feder 19 wieder
in Anlage an die Steuerkurve 15 gebracht; eine entsprechende Rückdrehung der Welle
18 wird durch eine Rücklaufsperre 20 verhindert.
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Die Welle 18 ist die Antriebswelle eines schematisch dargestellten
Getriebes 21, dessen Abtriebswelle die Vorschubspindel 12 ist. Der Aufbau des Getriebes
21 ist grundsätzlich beliebig. Es sollte jedoch abkuppelbar sein und eine Verstellung
des Vorschubantriebs über eine Handkurbel 22 zu Einstellzwecken zulassen. Vorzugsweise
wird es überdies als Wendegetriebe ausgebildet; als besonders geeignet hat sich
ein Freilauf-Wendegetriebe erwiesen. Die Untersetzung in diesem Getriebe wird in
Verbindung mit der Steigung des Transportspindelgewindes entsprechend dem gewünschten
Vorschub nach jeder Umdrehung der Hauptspindel 11 gewählt.
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An Stelle des Rollenhebels 16 mit dem Freilauf 17 und der Rücklaufsperre
20 kann gemäß Fig. 3 auch ein Klinkenschaltwerk mit beispielsweise 20 Zähnen, von
denen der Obersichtlichkeit halber nur vier dargestellt sind, verwendet werden;
der Aufbau eines solchen Klinkenschaltwerks ist dem Fachmann bekannt und braucht
deshalb hier nicht näher erläutert zu werden.
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Die im Obertragungsweg gemäß Fig. 1 vorgesehenen Zahnräder sind in
der Zeichnung nur schematisch angedeutet, damit soll u.a. darauf hingewiesen werden,
daß es sich hierbei sowohl um Stirnzahnräder als auch um Kegel zahnräder handeln
kann, je nach gegenseitiger Lage von Hauptspindel 11, Obertragungsweg und Vorschubspindel
12, die ja beispielsweise bei der Bearbeitung von Bremstrommeln anders sein muß
als bei der Bearbeitung von Bremsscheiben.
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Wenn eine rein mechanische Obertragung gemäß Fig. 1, 2 und 3 zwischen
Hauptspindel 11 und Vorschubspindel 12 nicht erwünscht oder wegen konstruktiver
Gegebenheiten nicht oder nur schwer möglich ist, kann
stattdessen
auch eine Druckmittelübertragung gemäß Fig. 4 verwendet werden. Bei dieser Lösung
wird wieder eine an die nicht dargestellte Hauptspindel über ein Untersetzungsgetriebe
angeschlossene Kurvenscheibe 15a verwendet, an dieser liegt jedoch an Stelle eines
Rollenhebels,wie 16 oder dergl,, ein Impulsaufnehmer in Form eines pneumatischen
oder hydraulischen Zylinders 25 und zugehörigen Nockenfolgers 26 an. An diesen ist
über eine Druckmittelleitung 27 mit Ausgleichstank 28 ein Arbeitszylinder 29 angeschlossen,
der über seine Kolbenstange 30 einen dem Rollenhebel 16 entsprechenden Hebel 31
betätigt. Dieser ist, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, über einen nicht
dargestellten Freilaufantrieb mit der Welle 18 verbunden; auch der übrige Aufbau
entspricht Fig. 1.
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Fig. 5 zeigt einen elektro-pneumatischen Antrieb für eine Vorschubspindel
An diese ist ein Freilauf-Wendegetriebe 35 mit einer Brücke 36 angeschlossen. Die
Brücke 36 ist mit der Kolbenstange 37 eines Arbeitszylinders 38 verbunden, der über
ein Umsteuerventil 39 mit Druckluft versorgt wird. Der Hub oder Schwingungsweg der
Brücke 36 kann mittels einer Stellschraube 40 eingestellt werden; es ist dadurch
möglich, den Vorschub durch die Vorschubspindel 12a stufenlos zu verändern, beispielsweise
zwischen 0,15 und 0,40 mm pro Hub.
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Statt einer Stellschraube kann ein keilförmiger Schieber vorgesehen
sein; falls die Veränderung des Vorschubs nur stufenweise erfolgen soll (beispielsweise
Umschaltung von Schrupp- auf Feinbearbeitungsvorschub) kann auch ein einfacher Schieber
vorgesehen sein.
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Einzelheiten eines solchen Freilaufwendegetriebes mit Brücke und Umschaltung
von Schrupp- auf Feinvorschub mittels einfachen Schiebers sind in Figuren 6 und
7 dargestellt. Die Kolbenstange 37 des Arbeitszylinders 38 ist an die Brücke 36
angelenkt, in die ein rechtstreibender Freilauf 41 und ein linkstreibender Freilauf
42 eingepreßt sind,
die jeweils eine Klauenbüchse 43 bzw. 44 antreiben,
wobei jeweils eine Rücklaufsperre (Büchse mit Sägezähnen am Umfang und Blattfederraste)
45 bzw. 46 eine Drehung der betreffenden Klauenbüchse in Rückwärtsrichtung verhinder.
Zwischen den Klauenbüchsen 43 und 44 ist eine Kupplungsbuchse 47 angeordnet, die
auf der Getriebewelle 48 verschiebbar ist und mittels einer Passfeder 49 drehfest
mit dieser verbunden ist. In die Kupplungsbrücke 47 greift ein Schalthebel 50 ein,
der in der dargestellten Ausführungsform manuell. in drei Stellungen verbringbar
ist, statt dessen oder zusätzlich kann dessen Verstellung über ein Gestänge vom
Abdrehwerkzeug wie 13 (Fig.1)- richtiger dessen nicht dargestellten Schlitten, erfolgen.
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In der dargestellten Mittelstellung des Schalthebels 50 ist die Kupplungsbüchse
47 frei, wird dieser in seine linke oder rechte Stellung gebracht, greift sie in
die Klauenbüchse 43 bzw. 44 formschlüssig ein. Am in Fig. 6 links dargestellten
Ende weist die Getriebewelle 48 eine Mitnehmerverbindung 51 auf, mit der die Vorschubwelle
wie-#12 (Fig.
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1) verbunden wird; am anderen Ende eine Handkurbel 52 entsprechend
Handkurbel 22 der Ausführungsform nach Fig. 1. Neben dem Arbeitszylinder 38 ist,
wie in Fig. 7 dargestellt, ein Schieber 53 angeordnet, der in seiner in Fig. 7 gezeigten
Stellung den Weg der Kolbenstange 37 frei läßt und in eine zweite Stellung eingedrückt
werden kann, in der er den Weg der Kolbenstange 37 auf einen Bruchteil des durch
den Kolben' und Arbeitszylinder vorgegebenen Hubes begrenzt.
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Druckmittel, im dargestellten Fall Druckluft, wird über ein Umsteuerventil
wie 39 (Fig. 5) wahlweise durch Anschluß 54 oder 55 auf eine Seite des Arbeitszylinders
38 gegebens so daß der Kolben und damit die Kolbenstange 37 nach rechts bzw. links
(gesehen in Fig. 5 oder 7) getrieben wird und dementsprechend die Brücke 36 verschwenkt,
so daß ein Vorschubschritt vorbereitet bzw. durchgeführt wird, je nach Stellung
des Schalthebels 50, dessen Größe, wie erläutert, von der Stellung des Schiebers
53 abhängt.
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Für die elektrische Ansteuerung des Umsteuerventils 39 sind verschiedene
Möglichkeiten in Fig. 8, 9 und 10 dargestellt.
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Gemäß Fig. 8 sind auf der Hauptspindel lla vier Vorsprünge 65 vorgesehen,
die gleichmäßig um je 900 versetzt um den Umfang der Hauptspindel 11a verteilt sind.
Ein induktiver Impulsaufnehmer 66, beispielsweise ein kontaktloser Endschalter,
wird jeweils beim Vorbeilauf eines der Vorsprünge 65 betätigt und gibt einen Impuls
an einen angeschlossenen Impulszähler 67. Dieser Impulszähler 67 zählt die Impulse,
der vierte Impuls wird zum Umsteuerventil 39 geleitet, so daß dieses angesteuert
wird, und mit dem fünften Impuls wird der Impulszähler 67 selbst zurückgesetzt und
das Umsteuerventil 39 wieder in den RuI'ezustand gebracht; der Impulszähler 67 beginnt
wieder, von Null zu zählen, so daß dieser Zyklus sich wiederholt.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist der Obertragungsweg von der
Hauptspindel zum Vorschubantrieb auf die elektrische Parallelschaltung der Stromversorgung
des Hauptspindel antriebs mit einer Zeitsteuerung für den Vorschubantrieb reduziert.
Parallel zum Hauptspindelantrieb HSA liegt an einem Netzschalter 75 ein Zeitrelais
ZR1, und zwar über den Ruhekontakt eines zweiten Zeitrelais ZR2. Die Wicklung dieses
zweiten Zeitrelais ZR2 liegt über den Ruhekontakt des ersten Zeitrelais ZR1 ebenfalls
am Netzschalter 75 beide Zeitrelais müssen also unterschiedliche Ansprechverzögerung
haben, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten, zweckmäßigerweise hat das zweite
Zeitrelais ZR2 eine größere Ansprechverzögerung als das erste Zeitrelais ZR1. Damit
wird gewährleistet, daß beim Schließen des Netzschalters 75 und damit Beginn der
Drehung der Hauptspindel das erste Zeitrelais ZR1 erregt wird, so daß es seinen
Ruhekontakt öffnet, so daß das zweite Zeitrelais ZR2 zunächst nicht ansprechen kann.
Nach Ablauf der eingestellten Verzögerungszeit, die gleich oder größer ist als die
Zeit für eine Umdrehung der Hauptspindel, fällt das erste Zeitrelais ZR1 ab, so
daß sein Ruhekontakt schließt und das zweite Zeitrelais ZR2 erregt wird. Dessen
Ruhekontakt wird damit geöffent, so daß das Zeitrelais ZR1 von Netz
getrennt
ist, und schließt seinen Arbeitskontakt, so daß das Umsteuerventil 39 an Spannung
gelegt wird. Die Zeitkonstante des zweiten Zeit relais ZR2 entspricht der Zeit,
die für den Vorschub des Abdrehwerkzeugs 13 (Fig. 1) benötigt wird. Danach fällt
das Zeitrelais ZR2 wieder ab, öffnet damit seinen Arbeitskontakt, so daß Spannung
vom Umsteuerventil 39 wieder weggenommen wird, und schließt seinen Ruhekontakt,
so daß das erste Zeitrelais ZR1 wieder erregt wird und seinen Arbeitskontakt öffnet,
woraufhin der gleiche Ablauf wieder einsetzt.
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Eine dritte Möglichkeit zur Betätigung des Vorschubantriebs gemäß
Fig. 5 ist in Fig. 10 veranschaulicht. Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist
an die Hauptspindel 11 ein Untersetzungsgetriebe 14 mit einem Untersetzungsverhältnis
i = 1 : 0,8 angeschlossen, an Stelle einer mechanischen Steuerkurve 15 ist jedoch
ein Steuernocken 80 mit einem induktiven Impulsaufnehmer 81 vorgesehen, der direkt
mit dem Umsteuerventil 39 verbunden ist. Bei dem gewählten Untersetzungsverhältnis
i = 1 : 0,8 muß die Steuerfläche des Nockens 80 sinngemäß wie die Steuerkurve 15
so ausgebildet sein, ' , daß etwa während einer Viertel umdrehung der Hauptspindel
11 ein Impuls abgegeben wird, bei anderen Untersetzungsverhältnissen ist die Kurvenform
entsprechend anders zu wählen.