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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit den Merkmalen von Anspruch 1. Insbesondere betrifft die Erfindung ein elastisches Element zur Bedämpfung eines einer Pendelmasse beim Anschlag an einen Pendelflansch des Fliehkraftpendels.
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In einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs wird ein Drehschwingungsdämpfer verwendet, um Torsionsschwingungen, die insbesondere durch einen ungleichmäßigen Drehmomentverlauf des Antriebsmotors hervorgerufen sein können, zu tilgen. Der Drehschwingungsdämpfer kann insbesondere zwischen dem Antriebsmotor und einem Getriebe angeordnet sein.
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Zur Tilgung der Torsionsschwingungen umfasst der Drehschwingungsdämpfer ein Fliehkraftpendel, das einen Pendelflansch und wenigstens eine Pendelmasse umfasst, die bezüglich des Pendelflanschs in der Drehebene verschwenkbar ist. In bestimmten Bebtriebszuständen des Antriebsstrangs, beispielsweise beim Abstellen des Antriebsmotors oder beim Wechseln einer Getriebestufe, kann die Pendelmasse so stark beschleunigt werden, dass sie gegen einen Anschlag läuft, wodurch ein rasselndes Geräusch hervorgerufen werden kann. Das Anschlagen kann einer Lebensdauer des Fliehkraftpendels abträglich sein. Außerdem können die rasselnden Geräusche durch einen Benutzer des Kraftfahrzeugs als unangenehm empfunden werden.
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Zur Dämpfung dieser Anschlaggeräusche ist es beispielsweise aus der
DE 10 2007 024 115 A1 oder der
DE 196 04 160 C1 bekannt, einen Bolzen einer Kulissenführung, die die Verschwenkbewegung der Pendelmasse am Pendelflansch begrenzt, mit einem elastischen Material zu ummanteln oder zwischen Bolzen und Pendelmasse einzubringen, sodass der Bolzen nicht unmittelbar an den Pendelflansch schlägt, sondern durch das elastische Element abgefedert und somit gedämpft wird. Bei manchen Anwendungen, speziell bei Antriebsmotoren mit Hubkolben und drei oder vier Zylindern, können aus Gründen des Bauraums Aussparungen im Pendelflansch, in denen die Bolzen geführt sind, nicht soweit verbreitet werden, dass ein ausreichend dimensioniertes elastisches Element eingesetzt werden kann. Des Weiteren ist am bekannten Stand der Technik nachteilig, dass ein Verschwenkweg der Pendelmasse bezüglich des Pendelflanschs durch die beschriebenen elastischen Elemente verringert wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fliehkraftpendel anzugeben, das eine ausreichende Dämpfung der durch die Pendelmasse verursachten Geräusche ohne eine signifikante Einschränkung ihrer Verschwenkbarkeit bereitzustellen. Zusätzlich soll die vorgeschlagene Lösung ausreichend robust sein, um alle Betriebszustände des Antriebsstrangs abdecken zu können.
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Die Erfindung löst die Aufgabe mittels eines Fliehkraftpendels mit den Merkmalen von Anspruch 1. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wider.
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Ein Fliehkraftpendel, insbesondere in einem Drehschwingungsdämpfer eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfasst einen Pendelflansch und eine Pendelmasse. Die Pendelmasse umfasst zwei Masseelemente, die auf verschiedenen axialen Seiten des Pendelflanschs liegen, und mittels eines Bolzens miteinander verbunden sind. Dabei verläuft der Bolzen durch eine Aussparung im Pendelflansch und bildet zusammen mit der Aussparung eine Kulissenführung zur Begrenzung einer Verschwenkbarkeit der Pendelmasse gegenüber dem Pendelflansch. Zwischen einer radialen Oberfläche des Bolzens und den Masseelementen ist jeweils ein elektrisches Element angeordnet, um die Masseelementen ist jeweils ein elastisches Element angeordnet, um die Masseelemente beim Anschlag des Bolzen an eine Begrenzung der Aussparung zu bedampfen.
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Erfindungsgemäß muss eine Breite der Aussparung nur so breit sein wie der Bolzen selbst dick ist, sodass die Aussparung auch in einem Außenbereich des Pendelflanschs angeordnet werden kann, ohne das Material des Pendelflanschs über Gebühr zu schwächen. Außerdem muss die Aussparung für den Einsatz der elastischen Elemente nicht vergrößert werden, sodass die Verschwenkbarkeit der Pendelmasse am Pendelflansch nicht oder nur unwesentlich eingeschränkt werden kann. Durch die individuelle Bedämpfung der Masseelemente durch die zugeordneten elastischen Elemente kann jedes Masseelement der Pendelmasse individuell gedämpft werden, was die Gefahr eines Bolzenbruchs reduzieren kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei weitere Kulissenführungen zur Führung der Pendelmasse am Pendelflansch vorgesehen, wobei Bolzen der weiteren Kulissenführungen einen vorbestimmten axialen Abstand der Masseelemente bereitstellen. Dadurch kann der beschriebene Bolzen so gestaltet sein, dass er zur axialen Abstandswahrung der Masseelemente nicht beiträgt. Der Bolzen und die elastischen Elemente können somit in verbesserter Weise zur Bedämpfung der Masseelemente ausgelegt sein.
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Vorzugsweise liegen die weiteren Kulissenführungen in der Drehebene des Pendelflanschs bezüglich des Bolzens in unterschiedlichen Drehrichtungen. Die Bedämpfung der Masseelemente kann somit nahe an den Schwerpunkten der Masseelemente erfolgen, wodurch eine einfache und effiziente Bedämpfung realisiert sein kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Bolzen stärker dimensioniert als korrespondierende Bolzen der anderen Kulissenführungen. Insbesondere kann der Durchmesser des Bolzens größer als die Durchmesser der korrespondierenden Bolzen sein, beispielsweise 1,5–2 mal so groß. Die Gefahr eines Bolzenbruchs kann dadurch weiter reduziert werden, ohne verstärkte Elemente an mehreren Punkten des Fliehkraftpendels zu erfordern.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Aussparung so geformt, dass eine der weiteren Kulissenführungen die Verschwenkung des Masseelements gegenüber dem Pendelflansch begrenzt, wenn die elastischen Elemente um einen vorbestimmten Betrag bzw. Bruchteil ihrer Ausdehnung komprimiert sind. Auf diese Weise kann der maximale Federweg der elastischen Elemente vorbestimmt sein, sodass die weiteren Kulissenführungen erst dann zum Abfangen des Bewegungsstoßes der Masseelemente herangezogen werden, wenn der vorbestimmte Federweg der elastischen Elemente aufgebraucht ist.
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In einer ersten Variante umfasst der Bolzen axiale Sicherungselemente, von denen wenigstens eines lösbar ist. Dadurch können sowohl eine Montage als auch eine Demontage des Bolzens erleichtert sein. Eine Montierbarkeit der Masseelemente am Pendelflansch kann ebenfalls verbessert sein.
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Insbesondere kann der Bolzen eine umlaufende Nut aufweisen und eines der elastischen Elemente einen korrespondierenden Vorsprung zum Eingreifen in die Nut umfassen. Dadurch kann eine werkzeuglose Montage bzw. Demontage des Bolzens unterstützt sein.
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In einer anderen Variante kann der Bolzen zwei nicht lösbare axiale Sicherungselemente umfassen. Der Bolzen kann beispielsweise vernietet, verstemmt oder durch Taumeln so umgeformt werden, dass er gegen ein axiales Herausfallen gesichert ist. Dadurch können die Masseelemente in besonders sicherer Weise miteinander verbunden werden.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 einen Massetilger mit Fliehkraftpendel;
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2 eine Pendelmasse am Fliehkraftpendel aus 1;
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3 bis 5 Schnittansichten durch Bolzen von Kulissenführungen der Pendelmasse von 2;
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6 eine Schnittansicht einer Pendelmasse am Fliehkraftpendel von 1 in einer weiteren Ausführungsform;
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7 eine perspektivische Ansicht von 6; und
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8 bis 12 Schnittansichten von Kulissenführungen einer Pendelmasse am Fliehkraftpendel vom 1 in verschiedenen Ausführungsformen darstellt.
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1 zeigt einen Massetilger mit einem Fliehkraftpendel 100. Das Fliehkraftpendel 100 umfasst einen Pendelflansch 105, der um eine Welle drehbar angeordnet ist, die Drehmoment in einem Antriebsstrang überträgt. Der Antriebsstrang kann insbesondere einen Antriebsmotor und ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs umfassen. Das Fliehkraftpendel 100 umfasst ferner vier Pendelmassen 110, von denen in 1 nur drei vollständig dargestellt sind. Jede Pendelmasse 110 umfasst zwei Masseelemente 115, die auf verschiedenen axialen Seiten des Pendelflanschs 105 liegen. An der oberen Pendelmasse 110 ist zur verbesserten Darstellung ein dem Betrachter zugewandtes Masseelement 115 entfernt.
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Die Masseelemente 115 jeder Pendelmasse 110 sind jeweils mittels einer mittleren Kulissenführung 120, zwei inneren Kulissenführungen 125 und zwei äußeren Kulissenführungen 130 derart am Pendelflansch 105 befestigt, dass die Pendelmassen 110 in der Drehebene des Pendelflanschs 105 verschwenkbar sind. Jede der Kulissenführungen 120 bis 130 umfasst einen Bolzen 135, der die einander gegenüberliegenden Pendelmassen mit einander verbindet, und eine Aussparung 140 im Pendelflansch 105, durch die der Bolzen 135 verläuft. Optional kann um den Bolzen 135, insbesondere an den inneren und äußeren Kulissenführungen 125 und 130, im Bereich der korrespondierenden Aussparung 140 des Pendelflanschs 105 eine Rolle 145 angebracht sein, um die Bewegung der Bolzen 135 zu erleichtern.
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Die Bolzen 135 der Kulissenführungen 120 bis 130 erfüllen somit allgemein die Doppelfunktion, einander gegenüberliegende Masseelemente 115 zu einer Pendelmasse 110 zu verbinden und als Teil der Kulissenführungen 120 bis 130 die Verschenkbarkeit der Pendelmasse 110 bezüglich des Pendelflanschs 105 zu steuern. In einigen Ausführungsformen erfüllen einige der Bolzen 135 jedoch nur eine der beiden Funktionen.
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2 zeigt eine Pendelmasse 110 am Fliehkraftpendel 100 aus 1. Es sind drei Schnittlinien A-A, B-B und C-C eingezeichnet, entlang derer Schnitte für die Ansichten der 3 bis 5 durchgeführt sind.
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3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A aus 2. Der Schnitt verläuft durch den Bolzen 135 einer der äußeren Kulissenführungen 130. Der Bolzen 135 weist einen verringerten Durchmesser im Bereich von Durchführungen durch die Masseelemente 115 auf. An beiden Enden ist der Bolzen 135 mit einem Kopf versehen bzw. vernietet oder gestaucht, sodass die Masseelemente 115 axial zwischen dem Kopf bzw. dem vergrößerten Ende des Bolzens 135 und einem Mittelabschnitt des Bolzens 135 mit vergrößertem Durchmesser arretiert sind. Der Mittelabschnitt des Bolzens 135 verläuft durch die Aussparung 140 des Pendelflanschs 105 im Wesentlichen passgenau, sodass zwar ein für die Bewegung erforderliches Spiel zwischen dem Bolzen 135 und dem Pendelflansch 105 vorhanden ist, der Bolzen 135 jedoch in vertikaler Richtung keinen nennenswerten Bewegungsspielraum hat. Im Bereich der Endabschnitte des Bolzens 135 einschließlich des Kopfs bzw. des vergrößerten Endes weisen die Masseelemente 115 jeweils eine Vertiefung 150 auf, sodass der Bolzen 135 die Breite der Pendelmasse 110 nicht vergrößert.
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4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B aus 2. Der Schnitt verläuft durch den Bolzen 135 einer der inneren Kulissenführungen 125. Der Bolzen 135 weist in radialer Richtung ein Spiel sowohl bezüglich der Masseelemente 115 als auch bezüglich des Pendelflanschs 105 auf. Eine axiale Sicherung des Bolzens 135 erfolgt nicht wie beim Bolzen 135 der äußeren Kulissenführung 130 aus 3 mittels einer Durchmessererhöhung an Endabschnitten des Bolzens 135, sondern durch zwei radial umlaufende Stege 155, die den Durchmesser des Bolzens 135 jeweils im Bereich eines der Masseelemente 115 und dem Pendelflansch 105 vergrößern. An den Endabschnitten weist der Bolzen 135 einen Durchmesser auf, der in etwa dem Durchmesser des Bolzens 135 in 3 im Bereich des Pendelflanschs 105 entspricht. Zwischen den Stegen 155 ist der Durchmesser des Bolzens 135 gegenüber den Endabschnitten vergrößert.
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5 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie C-C aus 2. Der Schnitt verläuft durch den Bolzen 135 der mittleren Kulissenführung 120. In der dargestellten Ausführungsform sind die mittlere Kulissenführung 120 und deren Bolzen 135 im Wesentlichen so aufgebaut, wie die oben mit Bezug auf 3 beschriebene äußere Kulissenführung 130.
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6 zeigt eine Schnittansicht einer Pendelmasse 110 am Fliehkraftpendel 100 von 1 in einer weiteren Ausführungsform. Die Darstellung entspricht im Wesentlichen der der 5 und 3.
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Im Unterschied zur in 5 dargestellten Ausführungsform sind elastische Elemente 160 vorgesehen, die im Bereich der Masseelemente 115 radial um den Bolzen 135 angeordnet sind und deren Außenseiten an die Masseelemente 115 angrenzen. Die elastischen Elemente 160 sind vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff oder Gummi herstellbar. Die elastischen Elemente 160 können derart geformt sein, dass sie unter einer vorbestimmten Vorspannung in den Bereich zwischen den Bolzen 135 und den Masseelementen 115 montiert werden können.
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Um ein axiales Herausrutschen des Bolzens 135 aus der Pendelmasse 110 zu verhindern trägt der Bolzen 135 auf der rechten Seite einen Kopf 165, dessen Außendurchmesser größer als die Aussparung des Masseelements 115 ist, in der das elastische Element 160 liegt. Auf der linken Seite ist eine Nut 170 in den Bolzen 135 eingebracht, in die ein Sicherungsclip 175 eingerastet ist. In axialer Richtung zwischen dem Sicherungsclip 175 und der linken Begrenzung des Masseelements 115 ist eine Sicherungsscheibe 180 angebracht. Der Innendurchmesser der Sicherungsscheibe 180 entspricht dem Außendurchmesser des Bolzens 135 in diesem Bereich und der Außendurchmesser der Sicherungsscheibe 180 entspricht dem Außendurchmesser des Kopfs 165 des Bolzens 135.
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Durch diese Maßnahmen ist der Bolzen 135 daran gehindert, nach rechts oder links aus der Pendelmasse 110 herauszufallen. Dadurch stellt der Bolzen 135 auch einen vorbestimmten maximalen Abstand der Masseelemente 115 zueinander sicher. Allerdings kann ein vorbestimmter Mindestabstand zwischen den Masseelementen 115 in der dargestellten Ausführungsform durch den Bolzen 135 nicht sichergestellt werden. Der Mindestabstand muss durch die Bolzen 135 der anderen Kulissenführungen 120, 130 definiert werden, wie oben beispielsweise mit Bezug auf die 3 und 4 genauer erläutert ist.
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7 zeigt eine perspektivische Ansicht des Fliehkraftpendels 100 von 6. Die dargestellte innere und äußere Kulissenführung 125, 130 ist im Wesentlichen so aufgebaut, wie oben mit Bezug auf die 4 bzw. 3 erläutert ist.
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8 bis 12 zeigen Variationen der mittleren Kulissenführung 120 am Fliehkraftpendel 100 aus 1.
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8 zeigt eine Schnittansicht der mittleren Kulissenführung 120. Im Unterschied zu den in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen sind im Bereich der Enden des Bolzens 135 axiale Vertiefungen in die Masseelemente 115 eingebracht, sodass der Bolzen 135 die Dicke der Pendelmasse in horizontaler Richtung nicht oder nur unwesentlich vergrößert. Außerdem entfällt die Sicherungsscheibe 180 und der Sicherungsclip 175 liegt in horizontaler Richtung unmittelbar an dem Masseelement 115 an.
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In weiteren Ausführungsformen kann der Bolzen 135 an dem dem Kopf 165 gegenüberliegenden Ende auch in anderer Weise am Herausrutschen gehindert werden, beispielsweise durch Vernieten, Verstemmen, Stauchen oder Taumeln des Endabschnitts des Bolzens 135.
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9 zeigt eine Schnittansicht durch die mittlere Kulissenführung 120 in einer weiteren Ausführungsform. Der Bolzen 135 ist im Wesentlichen so geformt wie der der äußeren Kulissenführung 130 von 3. Allerdings erfolgt die Sicherung des Bolzens 135 gegen axiales Herausrutschen beidseitig mittels eines Sicherungsclips 175, der im Wesentlichen so angeordnet ist, wie oben mit Bezug auf 8 erläutert ist.
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10 zeigt eine Schnittansicht durch die mittlere Kulissenführung 120 entsprechend der Darstellung von 9, wobei jedoch keine elastischen Elemente 160 vorgesehen sind.
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11 zeigt eine weitere Schnittansicht durch die mittlere Kulissenführung 120 analog den Darstellungen der 8 bis 10. Der Bolzen 135 weist auf der rechten Seite einen großen Kopf 165 auf, der ihn axial nach links fixiert, wie oben mit Bezug auf 8 beschrieben ist. Im Unterschied zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen ist der Bolzen 135 jedoch in eine Buchse 185 eingeführt, die von links in die Pendelmasse 110 eingeführt ist, sodass die Buchse 185 radial innen am Bolzen 135 und radial außen an den elastischen Elementen 160 anliegt. Die Buchse 185 weist einen radialen Kragen auf, der in einer Vertiefung des Masseelements 115 liegt, sodass die Buchse 185 die horizontale Dicke der Pendelmasse 110 nicht erhöht. Im Bereich des Kragens ist ein Innendurchmesser der Buchse 185 erhöht und ein Endabschnitt des Bolzens 135 mit vergrößertem Durchmesser ist in diesem Bereich angeordnet.
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Die Buchse 135 kann aus einem starren Material gefertigt sein und der vergrößerte Durchmesser des Bolzens 135 im linken Endabschnitt kann beispielsweise durch Stauchen, Taumeln oder Nieten nach dem Einführen des Bolzens 135 in die Buchse 185 erfolgen. In einer anderen Ausführungsform ist die Buchse 185 aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi oder Kunststoff, und der Bolzen 135 weist an seinem linken Endabschnitt bereits einen vergrößerten Durchmesser auf, bevor der Bolzen 135 von rechts in die Buchse 185 eingeschoben wird.
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12 zeigt eine weitere Schnittansicht der mittleren Kulissenführung 120 entsprechend der Darstellung von 11. Im Unterschied dazu sind die elastischen Elemente 160 einstückig miteinander verbunden, sodass der Pendelflansch 105 an einer radialen Außenseite der miteinander verbundenen elastischen Elemente 160 anliegt.
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Obwohl die erfindungsgemäße Anordnung der elastischen Elemente 160 im Bereich der Masseelemente 115 mit Bezug auf die mittlere Kulissenführung 120 der Pendelmasse 110 beschrieben wurde, kann die beschriebene Ausgestaltung zusätzlich oder alternativ auch an einer oder mehrerer der anderen Kulissenführungen 125, 130 realisiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fliehkraftpendel
- 105
- Pendelflansch
- 110
- Pendelmasse
- 115
- Masseelement
- 120
- mittlere Kulissenführung
- 125
- innere Kulissenführung
- 130
- äußere Kulissenführung
- 135
- Bolzen
- 140
- Aussparung
- 145
- Rolle
- 150
- Vertiefung
- 155
- Steg
- 160
- elastisches Element
- 165
- Kopf
- 170
- Nut
- 175
- Sicherungsclip
- 180
- Sicherungsscheibe
- 185
- Buchse
