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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei dem Betrieb eines Verbrennungsmotors treten in der Kurbelwelle sowie am Ende der Kurbelwelle Biege- und Drehschwingungen auf. Um diese Schwingungen auf ein unschädliches Maß zu begrenzen, ist es eine weit verbreitete Praxis, auf der Kurbelwelle einen Drehschwingungsdämpfer anzubringen.
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Ein typischer Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer ist aus der
DE 195 19 261 A1 bekannt. Bei diesem Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer umfasst ein ringkanalförmiges Gehäuse als Arbeitskammer, die durch einen Deckel verschlossen ist. In der Arbeitskammer ist ein Ring angeordnet, der eine seismische Masse bildet. Ein zwischen dem Ring und der Arbeitskammer verbleibender Spalt ist mit einem viskosen Dämpfungsmedium gefüllt. Damit sich zwischen dem Ring und der Arbeitskammer stets ein Spalt ausbildet, kann der Ring durch Führungselemente in der Arbeitskammer geführt und gelagert sein. Deckel und Gehäuse können aber auch anders gestaltet ein.
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Aus dem Stand der Technik sind ferner Lösungen bekannt -wie z.B. die
EP 0 503 424 A1 - bei denen in das Gehäuse des Drehschwingungsdämpfers eine Riemenscheibe integriert ist.
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Wünschenswert ist eine weitere Funktionsintegration von Verzahnungen oder Vertiefungen am Umfang des Gehäuses, um dieses als Geber für einen Drehzahlsensor nutzen zu können. Da am Umfang des Gehäuses konstruktionsbedingt häufig nur wenig oder gar kein zusätzlicher Bauraum zur Verfügung steht, ist eine möglichst bauraumsparende Integration der Verzahnungen oder Vertiefungen erforderlich.
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Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen gattungsgemäßen Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer, so weiterzubilden, dass eine Funktionsintegration von Verzahnungen oder Vertiefungen am Umfang des Gehäuses des Drehschwingungsdämpfers als sensierbare Geometrie für einen Drehzahlsensor erzielt wird, wobei die Funktionsintegration möglichst bauraumsparend erfolgen soll.
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Die Aufgabe wird durch den Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 gelöst.
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Demnach wird ein Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer geschaffen, mit einem Gehäuse, das mit einer zu bedämpfenden Welle verbindbar ist und das eine ringförmige Arbeitskammer ausbildet, die verschlossen ist, wobei in die Arbeitskammer eine ringförmige seismische Masse - ein Schwungring - eingesetzt ist, wobei ein Spalt zwischen dem Schwungring und den Innenseiten des Gehäuses und des Deckels mit einem viskosen Dämpfungsmedium gefüllt ist, wobei das Gehäuse einen Gehäuseabsatz aufweist, auf welchen an seinem Umfang strukturierter Drehzahlgeberring aufgebracht ist, der derart strukturiert ist, dass er als Drehzahlgeber für einen Drehzahlsensor nutzbar ist.
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Vorteilhaft ist insbesondere die bauraumsparende Anordnung des Rings auf dem Gehäuseabsatz. So werden vorzugsweise Radius und die axiale Erstreckung des Gehäuses nicht vergrößert. Weiterhin wird die Masse des Gehäuses durch den Gehäuseabsatz zumindest annähernd quasi wieder füllenden Drehzahlgeberring vorteilhaft nicht oder nur gering verändert, so dass der Drehzahlgeberring bei der Auslegung des Drehschwingungsdämpfers im Wesentlichen zu vernachlässigen ist. Insbesondere werden die wichtigen Dämpfereigenschaften Trägheit des Schwungrings und Spaltzahl nicht oder nicht nennenswert verändert.
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Dabei erscheint es besonders vorteilhaft und bauraumsparend, wenn der Gehäuseabsatz, der den Drehzahlgeberring aufnimmt, nach Art einer Stufung in einem Umfangsaußenmantel des Gehäuses ausgebildet ist.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Drehzahlgeberring innerhalb einer umlaufenden, gedachten Hüllgeometrie des Gehäuses liegt. Dadurch wird die bauraumsparende Anordnung des Rings vorteilhaft weiter verbessert. Das zu kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der Drehzahlgeberring und das Gehäuse den gleichen Außenumfang aufweisen.
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Es ist nach einer weiteren Variante denkbar, dass der Drehzahlgeberring an eine Gehäuseschulter angelegt ist. Dadurch wird eine konstruktiv einfache und ebenso einfach herstellbare Möglichkeit zu schaffen, den Drehzahlgeberring in axialer Richtung definiert auf dem Gehäuseabsatz zu positionieren.
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Dabei kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Drehzahlgeberring an seinem Umfang mit einer Mehrzahl von fensterartigen Durchbrüchen versehen ist, wobei die Durchbrüche jeweils mit einem Steg voneinander getrennt sind. Mit den Durchbrüchen ergibt sich eine einfach herstellbare und damit vorteilhafte Alternative zur Drehzahlsensierung.
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Es kann weiter nach einer weiteren Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass der Drehzahlgeberring an seinem Umfang eine Verzahnung, also eine Wechselanordnung von Zahn und Zahnlücke, die jeweils in radialer Umfangsrichtung ausgebildet sind, aufweist. Dadurch wird eine bewährte Kontur zur Drehzahlsensierung geschaffen, ferner wird eine Verschmutzung des Drehzahlgeberrings vermieden. Ferner wird durch diese Kontur eine Beeinträchtigung der Funktion des Drehzahlgeberrings durch Verschmutzung vermieden.
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Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist der Drehzahlgeberring endlos bzw. umfangsgeschlossen ausgebildet. Dadurch kann der Drehzahlgeberring so gefertigt werden, dass er beispielsweise durch eine Press- oder Schrumpfverbindung und damit vorteilhaft sicher mit dem Gehäuse fügbar ist.
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Dabei ist nach einer weiteren Variante denkbar, dass der Drehzahlgeberring aus einem Abschnitt eines Rohres oder als tiefgezogener Ring gefertigt ist, wobei dann in diesen vorgefertigten Ring die Durchbrüche oder die Verzahnung durch ein Trennverfahren eingebracht sind /ist. Dadurch ergibt sich eine einfache Fertigung des Rings.
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Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Drehzahlgeberring an oder in einem vorzugsweise umfangsgeschlossenen Kunststoffring angeordnet ist, vorzugsweise in diesen eingegossen ist. Dadurch wird die Gefahr, dass sich an dem Drehzahlgeberring eine Verschmutzung ausbilden kann, vorteilhaft verringert.
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Ferner kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Deckel mit dem Gehäuse stoffschlüssig gefügt ist. Dadurch ergibt sich eine dauerhaft dichte Verbindung zwischen Gehäuse und Deckel.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Deckel mit dem Gehäuse durch Schweißverbindungen gefügt ist. Dadurch ergibt sich eine einfach herzustellende Verbindung zwischen Gehäuse und Deckel.
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Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung weist die Riemenscheibe ein Riemenprofil auf, das für einen Keilrippenriemen vorgesehen ist. Dadurch baut die Riemenscheibe bei großer übertragbaren Leistung axial vorteilhaft klein
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben, wobei auch weitere vorteilhafte Varianten und Ausgestaltungen diskutiert werden. Es sei betont, dass die nachfolgend diskutierten Ausführungsbeispiele die Erfindung nicht abschließend beschreiben sollen, sondern dass auch nicht dargestellte Varianten und Äquivalente realisierbar sind und unter die Ansprüche fallen. Es zeigt:
- 1: eine Vorderansicht im Schnitt eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer in einer ersten Ausführungsvariante;
- 2: eine Ausschnittsvergrößerung des Drehschwingungsdämpfer nach 1;
- 3: eine räumliche Ansicht des Drehschwingungsdämpfers aus 1;
- 4: in a) eine Ausschnittsvergrößerung eines Drehschwingungsdämpfers nach 1 in einer zweiten Ausführungsvariante, in b) ein Ausschnitt einer Vorderansicht des Drehschwingungsdämpfers der zweiten Ausführungsvariante;
- 5: eine räumliche Ansicht eines Rings des Drehschwingungsdämpfers aus 4;
- 6: in a) eine Ausschnittsvergrößerung eines Drehschwingungsdämpfers nach 1 in einer dritte Ausführungsvariante, in b) ein Ausschnitt einer Vorderansicht des Drehschwingungsdämpfers der dritten Ausführungsvariante;
- 7: eine räumliche Ansicht eines Rings des Drehschwingungsdämpfers aus 6.
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Der in 1 dargestellte Drehschwingungsdämpfer 1 weist ein Gehäuse 2 auf. In dieses kann eine Riemenscheibe 3 integriert sein.
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Die Riemenscheibe 3 kann ein Riemenprofil 4 für einen Riemen (nicht dargestellt) aufweisen.
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Das Gehäuse 2 - hier mit der einstückig integrierten Riemenscheibe 3 - ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, wie z.B. Stahl oder Gusseisen hergestellt.
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Hinsichtlich des Herstellverfahrens des Gehäuses 2 und der Riemenscheibe 3 kommen verschiedenste Verfahren wie Urform-, Umform- und Trennverfahren und Kombinationen dieser Fertigungsverfahren in Frage.
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Das Gehäuse 2 weist eine ringförmige Arbeitskammer 5 auf, die nach außen geschlossen ausgebildet ist und die beispielsweise durch einen scheibenartigen Deckel 6 mit Kreisringgeometrie verschlossen sein kann. Der Deckel 6 kann mit dem Gehäuse 2 hier stoffschlüssig - vorzugsweise durch Schweißverbindungen 7- gefügt sein. Das Gehäuse 2 weist im Wesentlichen eine rechteckige Querschnittskontur sowie einen Umfangsaußenmantel 23 und einen Umfangsinnenmantel 24 auf. Der Deckel 6 verbindet den Umfangsaußenmantel 23 mit dem Umfangsinnenmantel 24. Er ist hier im Wesentlichen radial ausgerichtet
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In die Arbeitskammer 5 ist eine ringförmige seismische Masse - ein Schwungring 8 - eingesetzt. Dieser kann einen weitgehend beliebigen Querschnitt aufweisen. Hier weist er einen rechteckigen Querschnitt auf, die mit einer Innengeometrie des Gehäuses 2 geometrisch korrespondiert, so dass ein verbleibender Raum zwischen dem Schwungring 8 und den Innenseiten der Arbeitskammer 5 im Wesentlichen äquidistant zu der Querschnittsgeometrie des Schwungrings 8 ausgebildet sein kann. Der Schwungring 8 kann aber auch eine von der Rechteckform abweichende, beispielsweise C-förmige Querschnittsgeometrie aufweisen. Der Schwungring 8 stützt sich vorzugsweise auf einem oder mehreren Lagerelementen, insbesondere umfangsgeschlossenen oder nicht umfangsgeschlossenen Lagerringen, 9, 10 ab, die in die Arbeitskammer 5 eingesetzt sein können oder auf andere Weise in dieser ausgebildet sein können (z.B. in Form einer Beschichtung oder dgl.). Der oder die Lagerringe können eine flachen oder anderen Querschnitt aufweisen, z.B. einen -förmigen Querschnitt, Der Schwungring 8 kann dabei axial und/oder radial gelagert sein.
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Der verbleibende Raum zwischen dem Schwungring 8 und den Innenseiten des Gehäuses 2 bzw. der Arbeitskammer 5 und des Deckels 6 ist mit einem viskosen Dämpfungsmedium 11 - wie z.B. Silikonöl - gefüllt.
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Das Gehäuse 2 weist radial nach innen hin einen Befestigungsabschnitt 12 auf, in dem sich auf einem Teilkreis mehrere Durchgangsbohrungen 13 befinden können. Die Durchgangsbohrungen 13 können zur Befestigung des Drehschwingungsdämpfers 1 an einer zu bedämpfenden Welle, wie z.B. einer Kurbelwelle vorgesehen, sein. Ferner weist der Befestigungsabschnitt 12 eine Mittenöffnung 14 auf. Die Mittenöffnung 14 kann z.B. einen Ansatz der Kurbelwelle aufnehmen. Die Befestigung des Drehschwingungsdämpfers 1 an der Kurbelwelle kann auch auf eine andere Weise als hier dargestellt ausgebildet sein.
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An dem Gehäuse 2 kann eine Riemenscheibe 3 ausgebildet sein. Sie kann an das Gehäuse 2 einstückig angeformt sein. Die dann einstückig an das Gehäuse 2 angeformte Riemenscheibe 3 weist hier einen kleineren Durchmesser D als das Gehäuse 2 auf. Es kann der Bereich der Riemenscheibe 3, der das Riemenprofil 4 aufweist, mit einer relativ kleinen Radialdicke s ausgebildet sein. Insofern kann die Riemenscheibe 3 nach innen hin eine Ausnehmung 15 aufweisen.
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Um die Drehzahl der zu bedämpfenden Welle, wie z.B. der Kurbelwelle zu sensieren, mit der auch der Drehschwingungsdämpfer 1 umläuft, ist vorgesehen, dass das Gehäuse 2 einen Gehäuseabsatz 17 aufweist, auf den ein Drehzahlgeberring 16 aufgebracht ist, wie dies in 1 und besser erkennbar in 2 dargestellt ist.
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Hier ist der Gehäuseabsatz 17 für den Drehzahlgeberring 16 nach Art einer in das Gehäuse 2 eingearbeiteten Stufung im Umfangsaußenmantel 23 ausgebildet. Hier ist diese Stufung zudem an der vom Deckel 6 abgewandten Axialseite des Gehäuses 2 ausgebildet.
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Der Drehzahlgeberring 16 kann dabei an einer Schmalseite (2) an eine Gehäuseschulter 18 angelegt sein. Vorteilhaft ist die bauraumsparende Anordnung des Drehzahlgeberrings 16 auf dem Gehäuseabsatz 17, so dass der Drehzahlgeberring 16 in diesem aufgenommen ist und dabei innerhalb einer umlaufenden - gedachten - Hüllgeometrie 19 des Gehäuses 2 liegt, die sich ergeben würde, wenn der Gehäuseabsatz 17 nicht vorgesehen wäre. Die Hüllgeometrie 19 ist in 2 mit einer Strichpunktlinie gekennzeichnet. Insbesondere weisen der Drehzahlgeberring 16 und das Gehäuse 2 hier den gleichen Radius R bzw. den gleichen Außenumfang auf.
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Der Drehzahlgebering 16 weist vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei seine radiale Erstreckung (deutlich) viel kleiner ist als seine axiale Erstreckung. Analoges gilt für den Gehäuseabsatz 17, in den er eingesetzt wird bzw. ist.
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Weiterhin wird die Masse des Gehäuses 2 durch den Gehäuseabsatz 17 zumindest annähernd quasi wieder auffüllende Drehzahlgeberring 16 vorteilhaft nicht oder nur relativ wenig verändert, so dass der Drehzahlgeberring 16 bei der Auslegung des Drehschwingungsdämpfers 1 diesen nicht nachteilig beeinflusst.
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In 3 ist der Drehzahlgeberring 16 dargestellt, der auf seinem oder an seinem Umfang strukturiert ist. Der Drehzahlgeberring 16 ist hier an seinem Umfang mit einer Mehrzahl von fensterartigen Durchbrüchen 20 versehen, wobei die Durchbrüche 20 jeweils mit einem Steg 21 voneinander getrennt sind. Anstelle von fensterartigen Durchbrüchen 20 kann der Drehzahlgeberring 16 auch eine andere Kontur wie z.B. eine Verzahnung aufweisen. Der Wechsel von Durchbruch 20 und Steg 21 bzw. Zahn und Zahnlücke während der Umdrehung der Welle und damit des Drehschwingungsdämpfers 1 verursacht in einem Drehzahlsensor -der z.B. als Hall-Sensor ausgebildet sein kann- ein Signal; dessen Frequenz von der Drehzahl der Welle abhängig ist. Radial innen zum Drehzahlgeberring 16 kann eine insbesondere umlaufende Nut 22 im Gehäuse 2 radial innen zum Drehzahlgeberring 16 ausgebildet sein. Derart kann das Messergebnis bei der Drehzahlsensierung verbessert werden.
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Der Drehzahlgeberring 16 ist vorzugsweise umfangsgeschlossen ausgebildet und z.B. tiefgezogen umfangsgeschlossen oder aus einem Abschnitt eines Rohres gefertigt, in das die Durchbrüche 20 oder die Verzahnung durch ein Trennverfahren, wie z.B. Laserschneiden eingebracht sind. Der Drehzahlgeberring 16 kann somit auf verschiedene Weise gefertigt sein. Er kann aber auch alternativ auch aus einem Band z.B. abgelängt werden und dann zum umfangsgeschlossenen Drehzahlgeberring 16 zusammengefügt sein.
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In 4a ist ein Ausschnitt einer zweiten Ausführungsvariante des Drehschwingungsdämpfers 1 aus 1 dargestellt. Der Unterschied zu der Ausführung nach 1 liegt in der Geometrie des Drehzahlgeberrings 16, der hier eine Art Außenumfangs-Verzahnung aufweist, also eine Wechselanordnung aus Zahn 26 und Zahnlücke 27, wie dies beispielhaft in 4b und in 5 dargestellt ist. Der Vorteil dieser Ausführungsvariante des Drehzahlgeberrings 16 liegt in einer sehr geringen Verschmutzungsanfälligkeit.
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In 5a ist ein Ausschnitt einer dritten Ausführungsvariante des Drehschwingungsdämpfers 1 aus 1 dargestellt. Ein Unterschied zu der Ausführung nach 1 liegt in der konstruktiven Gestaltung des Drehzahlgeberrings 16. Dieser ist als Metallring ausgestaltet, der - insoweit analog zur ersten Ausführungsvariante (3) - mit am Umfang angeordneten fensterartigen Durchbrüchen 20 versehen ist, die jeweils von Stegen 21 begrenzt sind. Dieser Metallring als Band ausgebildet, das in oder an einem Kunststoffring 27 angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Metallring am Außenumfang dieses Kunststoffringes 27 angeordnet. Er kann in den Kunststoffring 27 eingegossen sein. Dabei ist seine Anordnung von Durchbrüchen 20 und Stegen 21 nach wie vor sensierbar. Der Kunststoffring 27 kann umfangsgeschlossen ausgebildet sein. Er kann aus einem thermoplastischen Kunststoffwerkstoff hergestellt sein.
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Der Kunststoffring 27 und der Metallring bilden zusammen eine Art Ringmodul aus, das in einer Stufung am Außenumfang des Gehäuses 5 angeordnet sein kann und vorzugweise radial nicht über den Außenumfang des Gehäuses 5 vorsteht.
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Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante des Drehzahlgeberrings 16 liegt in einer geringen Verschmutzungsanfälligkeit.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Gehäuse
- 3
- Riemenscheibe
- 4
- Riemenprofil
- 5
- Arbeitskammer
- 6
- Deckel
- 7
- Schweißverbindung
- 8
- Schwungring
- 9, 10
- Lagerring
- 11
- Dämpfungsmedium
- 12
- Befestigungsabschnitt
- 13
- Durchgangsbohrung
- 14
- Mittenöffnung
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Drehzahlgeberring
- 17
- Gehäuseabsatz
- 18
- Gehäuseschulter
- 19
- Hüllgeometrie
- 20
- Durchbruch
- 21
- Steg
- 22
- Nut
- 23
- Umfangsaußenmantel
- 24
- Umfangsinnenmantel
- 25
- Zahn
- 26
- Zahnlücke
- 27
- Kunststoffring
- D
- Durchmesser
- R
- Radius
- s
- Radialdicke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19519261 A1 [0003]
- EP 0503424 A1 [0004]
