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Die
Erfindung betrifft eine Abstützvorrichtung einer
automatischen Zugkupplung, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem
Oberbegriff des Anspruchs 1; ferner eine automatische Zugkupplung
mit einer derartigen Abstützvorrichtung.
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Automatische
Zugkupplungen ermöglichen das
automatische Verbinden zweier Schienenfahrzeuge, wobei im gekuppelten
Zustand zwei derartige Kupplungen eine starre Verbindung zwischen
zwei miteinander zu koppelnden Fahrzeugen herstellen. Derartige
Kupplungen sind in einer Vielzahl von Ausführungsmöglichkeiten aus dem Stand der
Technik bekannt. Stellvertretend wird dabei auf die folgenden Druckschriften
verwiesen:
- 1. Adolf Felsing, Eberhard Hoffmann: "Moderne Technik bei
der Knorr-Bremse, Systeme für
Schienenfahrzeuge; die automatische Zugkupplung – Stand der Entwicklung und
Versuchsprogramm", Sonderdruck
eines Beitrages in der Fachzeitschrift ETR – Eisenbahntechnische Rundschau,
Heft 4/95
- 2. EP 0 618 126
A2
- 3. EP 0 230 263
B1
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Die
automatischen Zugkupplungen fungieren dabei als Kuppelelemente,
welche die beim Bilden der Züge
während
der Fahrt zwischen den einzelnen Fahrzeugen, insbesondere Waggons,
entstehenden Druck- und Zugkräfte
sowie Relativbewegungen an den Fahrzeugenden bei Kurvenfahrten übertragen,
abfedern und dämpfen
sowie die Relativbewegungen zueinander aufnehmen können. Diese umfassen
im wesentlichen wenigstens einen Kupplungskopf mit Zentrierflächen, einen
Kupplungsarm, ein Riegelsystem, ein Betätigungssystem für das Riegelsystem,
eine Abstützvorrichtung
sowie den Kupplungskörpern
zugeordnete Leitungskupplungen, beispielsweise Luftleitungskupplungen.
Des weiteren kann eine Umstellautomatik vorgesehen werden, der auch
ein entsprechendes Betätigungssystem
zugeordnet ist. Die Betätigungssysteme
für die
Umstellautomatik und das Riegelsystem können dabei in ei nem System
zusammengefaßt
werden. Zur Realisierung der Kopplungsmöglichkeit mit einem konventionellen
Schraubenkupplungssystem kann eine Gemischtzugkupplung vorgesehen
werden, welches als zweites Kupplungssystem in die automatische
Zugkupplung integriert werden. Des weiteren kann die Grundausführung mit
einer Gemischtluftkupplung sowie einer Luftkupplung für eine Hauptluftbehälterleitung
und Leitungskupplungen aus Elektrokupplungen ausgestattet bzw. ergänzt werden. Bezüglich der
Kinematik der einzelnen Elemente des Kupplungssystems kann auf die
oben genannten Druckschriften verweisen werden.
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Die
Abstützvorrichtung
einer automatischen Zugkupplung hat dabei die Aufgabe, den Kupplungskopf
zu tragen und diesen mit einer definierten Kraft in Richtung der
mit der automatischen Zugkupplung in Eingriff bringbaren zweiten
automatischen Zugkupplung des zu koppelnden Waggons zu drücken und
den Kupplungskopf nach einer Auslenkung selbsttätig wieder in die Mittellage
zurückzuführen. Dazu
sind wenigstens zwei, seitlich unter dem Kupplungskopf angeordnete
Druckfedern in Form von Vordruckfedern vorgesehen, welche die Vordruck-
und Gewichtskraft vom Kupplungskopf über einen Zentrierarm auf den
Chassis des Fahrzeuges übertragen.
Aufgrund der Möglichkeit
der Ausstattung der automatischen Zugkupplung mit zusätzlichen
Baugruppen, zum Beispiel Luftkupplungen für Hauptluftbehälterleitungen,
Elektrokupplungen und/oder Fernentriegelungseinrichtungen muß die Abstützvorrichtung
in der Lage sein, die durch die durch diese Funktionselemente bedingte
Gewichtszunahme durch das zur Verfügung stellen der erforderlichen Tragkraft
zu kompensieren. Dies wurde bisher in der Regel durch die entsprechende
Auslegung der Abstützvorrichtung
realisiert. Dies bedeutet jedoch, daß für jede Ausgestaltung einer
automatischen Zugkupplung mit zusätzlichen Funktionsgruppen eine entsprechende
Abstützvorrichtung
vorgesehen und ausgelegt werden muß. Möglichkeiten einer Standardisierung
sind somit nur in geringem Umfang gegeben. Desweiteren ist ein Nachrüsten einer
automatischen Zugkupplung mit weiteren Baugruppen ohne Modifikation
der Abstützvorrichtung
nur bedingt möglich.
Ein weiteres Problem besteht in der Kopplung unterschiedlicher Varianten
automatischer Zugkupplungen miteinander.
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Eine
Abstütz-
und Zentriervorrichtung für eine
Mittelpufferkupplung ist aus der Druckschrift
DE 15 30 196 vorbekannt. Die kardanische
und federnde Anlenkung eines Kupplungskopfes an der Rahmeneinheit
erfolgt über
ein System aus einem gelenkig am Kupplungsschaft befestigten Zentrierarm,
der verschiebbar in einem Führungsrohr
geführt
ist, welches wiederum über
eine Federeinheit in einer Stütze gegenüber dieser
verschiebbar geführt
ist und mittelbar in einer sphärischen
Gegenfläche
eines Widerlagers angelenkt ist. Die Einstellbarkeit der Vorspannung
der Federeinheit erfolgt über
ein System aus Zuganker und Spannmutter. Das System gewährleistet
eine Rückstellung
bei Verschwenkung in horizontaler Richtung gegenüber der Verbindungsachse, ist jedoch
konstruktiv sehr aufwendig und bedingt zur sicheren Funktionsgewährleistung
eine hohe Fertigungs- und Montagegenauigkeit.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abstützvorrichtung
für eine
automatische Zugkupplung derart weiterzuentwickeln, daß mit dieser
eine Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen automatischer
Zugkraftkupplungen mit unterschiedlichem Gewicht abstütztbar sind,
indem mit nur einer Ausführung
der Abstützvorrichtung
unterschiedliche Tragkräfte
zur Verfügung
gestellt werden können.
Die Gewichtsunterschiede zwischen den verschiedenen Ausführungsformen
automatischer Zugkupplungen resultieren dabei beispielsweise aus
der Ausgestaltung einer automatischen Zugkupplung mit zusätzlichen
Funktionselementen, beispielsweise einer Luftkupplung und/oder Elektrokupplung
und/oder Fernentriegelungseinrichtung. Da eine automatische Zugkupplung
mit einer weiteren automatischen Zugkupplung und zusätzlicher
Elektrokupplung sowie zusätzlicher
Fernentriegelung kuppelbar und trennbar sein muß, sind die Vordrückkräfte, Eindrückkräfte, Rückstellkräfte, die
Auslenkung nach links und nach rechts sowie nach oben und unten
bezogen auf die theoretische Verbindungsachse zwischen zwei miteinander
zu koppelnden Schienenfahrzeugen in Einbaulage betrachtet in etwa
gleich groß einzurichten.
Die konstruktive Ausführung
der Abstützvorrichtung
soll sich dabei durch einen geringen konstruktiven Aufwand auszeichnen. Desweiteren
ist eine Kopplung unterschiedlicher Kupplungsvarianten zu ermöglichen.
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Die
erfindungsgemäße Lösung der
Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Die
Abstützvorrichtung
für eine
automatische Zugkupplung umfaßt
wenigstens eine Rahmeneinheit mit mindestens einem, am Schienenfahrzeug wenigstens
mittelbar befestigbaren Rahmengrundelement und einen Zentrierarm.
Erfindungsgemäß ist der
Zentrierarm in der Rahmeneinheit gelenkig gelagert und es sind Mittel
zur wenigstens mittelbaren Abstützung
des Zentrierarms am Rahmengrundelement vorgesehen. Die Lagerung
des Zentrierarmes erfolgt in einer Achse, welche in einer ersten
Ebene verläuft, die
senkrecht zu einer zweiten Ebene ausgerichtet ist, die sich durch
die theoretische Verbindungsachse zwischen zwei miteinander zu koppelnden
Schienenfahrzeuge und eine Senkrechte zu dieser in Einbaulage am
Schienenfahrzeug betrachtet in vertikaler Richtung beschreiben läßt, in der
Rahmeneinheit.
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Die
Mittel umfassen wenigstens ein, hinsichtlich der zur Abstützung erforderlichen
Kraft in seiner Vorspannung angepaßtes Tragelement, welches mit der
Rahmeneinheit, insbesondere dem Rahmengrundelement wenigstens mittelbar
koppelbar ist und den Zentrierarm wenigstens mittelbar abstützt. Das vorspannbare
Tragelement kann dabei entweder direkt am Zentrierarm befestigt
werden oder es umschlingt diesen.
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Die
erfindungsgemäße Lösung bietet
den Vorteil, daß durch
die Verwendung des vorspannbaren Tragelementes die Auslenk- und
Rückstellkräfte in Richtung
der Verbindungsachse, welche durch die Kopplung der beiden miteinander
zu verbindenden Schienenfahrzeuge bestimmt wird, und in einem Winkel
zu dieser nicht beeinflußt
werden sowie die Auslenkkräfte
in vertikaler Richtung, das heißt
senkrecht zur Verbindungsachse zwischen den beiden miteinander zu
koppelnden Schienenfahrzeugen nur sehr geringfügig beeinflußt werden,
so daß das
Kuppeln und Trennen mit einer automatischen Zugkupplung ohne Zusatzausstattung
möglich
ist. Die einzelnen Gewichtsunterschiede bei Nachrüstung durch zusätzliche
Baugruppen können
auf einfache Art und Weise durch eine angepaßte Vorspannkraft des vorspannbaren
Tragelementes berücksichtigt
werden. Die erfindungsgemäße Lösung bietet
somit den Vorteil, daß lediglich
eine Abstützvorrichtung
für eine Vielzahl
von unterschiedlichsten Anwendungsfällen, das heißt unterschiedlich
ausgestatteten automatischen Zugkupplungen verwendbar ist. Es ist
somit kein kompletter Austausch der Abstützvorrichtung mehr erforderlich,
sondern lediglich eine Anpassung der Vorspannung des Tragelementes.
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Unter
einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Vorspannkraft vorzugsweise
frei einstellbar. Als vorspannbare Tragelemente finden vorzugsweise zwei
Federspangen Verwendung. Jeweils ein Ende einer Federspange ist
dabei mit der Rahmeneinheit verbindbar und am anderen Ende mit dem
Zentrierarm. Die einzelnen Gewichtsunterschiede können dabei
durch eine angepaßte
Vorspannkraft der Federspangen berücksichtigt werden. Dies wird
durch unterschiedliche Biegewinkel der einzelnen Federspangen realisiert.
Die Federspangen selbst sind dabei um die Rahmeneinheit vorzugsweise
derart angeordnet, daß ein
Minimum an Bauraum benötigt wird
und zum anderen die Gestaltung von Rahmeneinheit und Zentrierarm
derart vorgenommen werden können,
daß die
automatische Zugkupplung grundsätzlich
mit einem für
Tragkrafterhöhung
gestalteten Rahmen und Zentrierarm ausgestattet werden kann. Die
Tragkraftunterschiede werden dann nur noch über die Einstellbarkeit der
Vorspannung an den Federspangen bestimmt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, bei automatischen
Zugkupplungen, bei denen das vorspannbare Tragelement in Form von Federspangen
ausgeführt
ist, die einzelnen Federspangen über
ein Verbindungsteil miteinander zu koppeln, so daß die erste
Spange mit der zweiten Spange hintereinander geschaltet, das heißt parallel geschaltet
wird. Dies bietet den Vorteil, daß die Federrate sehr klein
gehalten werden kann.
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Die
Lagerung des Zentrierarmes kann vielseitig gestaltet sein. Vorzugsweise
wird diese über Drehgelenke
realisiert.
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Für die Ausgestaltung
der Verbindung zwischen vorspannbaren Tragelement und Rahmeneinheit
und/oder vorspannbaren Tragelement und Zentrierarm bestehen eine
Vielzahl von Möglichkeiten. Vorzugsweise
erfolgt die Kopplung direkt, das heißt durch Befestigung des vorspannbaren
Tragelementes an der Rahmeneinheit und/oder am Zentrierarm. Es besteht
jedoch auch die Möglichkeit,
daß das
vorspannbare Tragelement den Zentrierarm in vertikaler Richtung
lediglich umschlingt und somit ohne direkte Kopplung, das heißt Befestigung,
den Zentrierarm in vertikaler Richtung abstützt.
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Unter
einem weiteren Aspekt der Erfindung ist zwischen Zentrierarm und
Rahmengrundelement ein Wälzrahmen
vorgesehen, welcher eine Abwälzbewegung
zum Kräfteausgleich
um eine Achse senkrecht zur theoretischen Verbindungsachse zwischen zwei
miteinander zu koppelnden Schienenfahrzeuge in Einbaulage einer
automatischen Zugkupplung betrachtet ermöglicht. Der Wälzrahmen
ist wenigstens mittelbar mit dem Rahmengrundelement verbunden. Das
hinsichtlich seiner Vorspannkraft angepaßte Tragelement ist in diesem
Fall am Wälzrahmen
und am Zen trierarm befestigt und übernimmt die Aufgabe der Drehmomenteneinleitung
in den Wälzrahmen
unter Belastung.
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Unter
einem weiteren Aspekt ist zwischen Wälzrahmen und Rahmengrundelement
zusätzlich ein
Verstellrahmen vorgesehen. Dieser ermöglicht die Einstellung der
Elemente der Rahmeneinheit in vertikaler Richtung.
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Die
erfindungsgemäße Lösung der
Ausgestaltung einer Abstützvorrichtung
mit vorspannbarem Tragelement ist nicht auf eine konkrete Ausführung der
automatischen Zugkupplung beschränkt.
Diese kann beispielsweise wie in den eingangs genannten Druckschriften
ausgeführt
sein.
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Die
automatische Zugkupplung besteht dabei beispielsweise neben dem
Baugruppenkupplungskopf, Kupplungsarm aus einem Riegelsystem und
einer Umstellautomatik, wenigstens einem Betätigungssystem für die Umstellautomatik
und das Riegelsystem, einer Abstützvorrichtung,
aus einer Luftkupplung für
die Hauptluftleitung, einer Gemischtzugkupplung und einer Gemischtluftkupplung.
Diese Grundausführung
kann zusätzlich
noch durch weitere Baugruppen ergänzt werden. Als diese Baugruppen
können
beispielsweise die Luftkupplung für die Hauptluftbehälterleitung
und eine Elektrokupplung angesehen werden. Die konkrete konstruktive
Ausführung
der automatischen Zugkupplung hinsichtlich der einzelnen Funktionsgruppen
liegt dabei im Ermessen des zuständigen
Fachmannes.
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Die
erfindungsgemäße Lösung wird
nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen
folgendes dargestellt:
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1a bis 1c verdeutlichen
in schematisch vereinfachter Darstellung eine Ausführung der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
einer Abstützvorrichtung
einer automatischen Zugkupplung mit erhöhter Tragkraft in drei Ansichten;
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2a und 2b verdeutlichen
in schematisch vereinfachter Darstellung eine Ausführung eines
vorspannbaren Tragelementes, umfassend zwei Federspangen in einer
Ansicht und eine Federspange in Seitenansicht.
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Die 1a bis 1c verdeutlichen
in schematisch vereinfachter Darstellung eine bevorzugte Ausführung einer
erfindungsgemäß gestalteten
Abstützvorrichtung 1 einer
automatischen Zugkupplung, umfassend wenigstens eine Rahmeneinheit 2 und
einen, mit dieser gekoppelten Zentrierarm 3 in drei Ansichten.
Die 1a verdeutlich dabei die Ansicht auf die Abstützvorrichtung 1 in
Einbaulage der automatischen Zugkupplung in einem Schienenfahrzeug
bzw. Waggon in Richtung der theoretischen Verbindungsachse AVtheoretisch für die Koppelung zwischen zwei
miteinander zu koppelnden Schienenfahrzeugen bzw. Waggons betrachtet.
In den 1b und 1c sind jeweils
die Ansichten von rechts bzw. oben gemäß der 1a wiedergegeben.
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Die
Rahmeneinheit 2 ist im montierten Zustand der automatischen
Zugkupplung am Schienenfahrzeug, insbesondere einem Waggon, befestigt.
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Diese
umfaßt
wenigstens ein Rahmengrundelement 5, welches im Einbauzustand
mit dem Schienenfahrzeug verbunden ist und einen Zentrierarm 3, welcher
einen Kupplungskopf 10 der automatischen Zugkupplung trägt und in
der Rahmeneinheit 2 gelagert ist. Erfindungsgemäß ist der
Zentrierarm 3 gelenkig in der Rahmeneinheit 2 gelagert
und es sind Mittel 4 zur wenigstens mittelbaren Abstützung des Zentrierarmes 3 am
Rahmengrundelement 5 vorgesehen.
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Die
Rahmeneinheit 2 umfaßt
desweiteren einen Wälzrahmen 6,
welcher wenigstens mittelbar mit dem Rahmengrundelement 5 gekoppelt
ist. Dieser ermöglicht
es, die Auslenkung in Einbaulage um die Hochachse. Im dargestellten
Fall ist zwischen Wälzrahmen 6 und
Rahmengrundelement 5 ein Verstellrahmen 7 angeordnet.
Dieser ist mit dem Wälzrahmen 6 und
dem Rahmengrundelement 5 verbunden und ermöglicht die
Einstellbarkeit von Zentrierarm 3 und Wälzrahmen 6 in vertikaler
Richtung in Einbaulage betrachtet gegenüber dem Rahmengrundelement 5.
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Der
Wälzrahmen 6 erstreckt
sich vorzugsweise in Einbaulage der automatischen Zugkupplung betrachtet
in vertikaler Richtung. Der Zentrierarm 3 erstreckt sich
dabei vom Wälzrahmen 6 in
Richtung des zu tragenden Kupplungskopfes 10, welcher hier zu
Erläuterungszwecken
lediglich mittels einer unterbrochenen Linie angedeutet ist, im
wesentlichen in horizontaler Richtung parallel zur theoretischen
Verbindungsachse zwischen den beiden zu koppelnden Schienenfahrzeugen
AVtheoretisch. Vorzugsweise ist der Zentrierarm 3 direkt
am Wälzrahmen 6 schwenkbar gelagert.
Die Lagerung kann dabei über
Drehgelenke erfolgen.
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Die
Mittel 4 zur Abstützung
des Zentrierarmes 3 an der Rahmeneinheit 2 umfassen
eine Trageinrichtung 4, umfassend wenigstens ein vorspannbares
Tragelement 8 über
das sich der Zentrierarm 3 an der Rahmeneinheit 2 abstützt und
das diesen hinsichtlich seiner Lage gegenüber der Rahmeneinheit 2 fixiert.
Zu diesem Zweck ist das Tragelement 8 jeweils mit der Rahmeneinheit 2,
im dargestellten Fall mit dem Wälzrahmen 6,
und dem Zentrierarm 3 verbunden.
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Die
Abstützung
des zwischen dem Zentrierarm 3 und dem Wälzrahmen 6 unter
Belastung eingeleiteten Drehmomentes erfolgt dabei über das
vorspannbare Tragelement 8. Dieses ist am Wälzrahmen 2 befestigt.
In der dargestellten Ausführung
gemäß 1a umschlingt
das vorspannbare Tragelement 8 in vertikaler und horizontaler
Richtung den Zentrierarm 3. Das vorspannbare Tragelement
umfaßt
zwei Federspangen 14.1 und 14.2. Diese sind hintereinander
angeordnet und über
ein Verbindungsteil 15 miteinander gekoppelt.
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In
den 1a bis 1c werden
zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Lösung aus Vereinfachungsgründen lediglich
die wesentlichsten Elemente der automatischen Zugkupplung 1 wiedergegeben.
Diese umfaßt
einen Kupplungskopf 10, der mit einem Kupplungsprofil 11 versehen
ist und Zentrierflächen 12 aufweist.
Beim Zusammenfahren zweier derartig gestalteter Kupplungsköpfe 10,
welche jeweils einem, der miteinander zu verbindenden Schienenfahrzeuge,
insbesondere Waggons zugeordnet sind, werden diese durch ihre jeweiligen
Zentrierflächen 12 so
zusammengeführt,
daß ihre
Längsachsen
ALK, welche in Einbaulage am Schienenfahrzeug mit
der Waggonachse AW identisch sind, fluchten.
Die vordere Kontur des Kupplungkopfes 10 ist dabei in der
Regel klauenförmig
ausgebildet. Zur Realisierung der mechanischen Verbindung zwischen zwei
Schienenfahrzeugen bzw. Waggons verhaken sich die beiden Köpfe 10 untereinander
und werden in dieser Stellung durch ein hier im einzelnen nicht dargestelltes
Riegelsystem, welches beim Kuppeln, Schließen oder zum Entkuppeln des
Kupplungsprofils öffnet,
gesichert. Zur Übertragung
der Zugkräfte vom
Kupplungskopf 10 über
einen Gelenkbolzen auf eine Zugfeder ist ein, hier nicht dargestellter
Kupplungsarm vorgesehen. Auf diesem ist der Kupplungskopf 10 längs verschiebbar
gelagert. Erkennbar sind ferner in 1c sogenannte
Vordruckfedern 13, hier im einzelnen 13.1 und 13.2,
welche den Kupplungskopf 10 stets in eine Stellung "lang", die der kuppelbereiten
Stellung entspricht, drücken.
Diese sind als Druckfedern ausgeführt und übertragen die Vordruck- und
Gewichtskraft vom Kupplungskopf über den
Zentrierarm 3 auf das Chassis des Fahrzeuges. Zur Einstellung
der Positionen "lang" bzw. "kurz" ist eine, in dieser
Figur nicht dargestellte Umstellautomatik vorgesehen.
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Die
Anordnung der Vordruckfedern, hier der Vordruckfedern 13.1 und 13.2 erfolgt
dabei symmetrisch zur Waggonachse AW, welche
mit der Längsachse
des Kupplungskopfes 10 ALK zusammenfällt. Die
Vordruckfedern 13.1 bzw. 13.2 stützen sich
dabei an der Abstützvorrichtung 1 ab,
welche mit dem Schienenfahrzeug bzw. dem Waggon verbunden ist. Die
Abstützvorrichtung 1 hat
dabei neben dem Tragen des Kupplungskopfes 10 die Aufgabe,
ihn mit einer definierten Kraft nach vorne zu drücken und ihn nach einer Auslenkung
selbsttätig
wieder in die Mittellage zurückzuführen. Des
weiteren sind mit Doppelpfeil die mögliche Auslenkungswinkel der
automatischen Kupplung gegenüber
der Waggonachse AW bzw. der theoretischen
Verbindungsachse bei Koppelung zweier Schienenfahrzeuge bzw. Waggons 3 AVtheoretisch dargestellt.
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Die 2a und 2b verdeutlichen
in schematisch vereinfachter und vergrößerter Darstellung die Ausführung des
vorspannbaren Tragelementes in Form von Federspangen, hier umfassend wenigstens
zwei Federspangen 14.1 und 14.2 in jeweils zwei
Ansichten. Die 2a verdeutlicht dabei eine Ansicht,
wie diese sich von oben durch Drehung aus einer horizontalen Ebene
in Einbaulage ergbt. Die 2b ver deutlicht
die Seitenansicht auf eine Federspange 14.1, aus welcher
der Biegewinkel d erkennbar ist.
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- 1
- Abstützvorrichtung
- 2
- Rahmeneinheit
- 3
- Zentrierarm
- 4
- Mittel
zur Abstützung
des Zentrierarmes
- 5
- Rahmengrundelement
- 6
- Wälzrahmen
- 7
- Verstellrahmen
- 8
- vorspannbares
Tragelement
- 10
- Kupplungskopf
- 11
- Kupplungsprofil
- 12
- Zentrierflächen
- 13,
13.1, 13.2
- Vordruckfedern
- 14.1,
14.2
- Federspangen
- 15
- Verbindungsteil
- d
- Biegewinkel