DE6934998U

DE6934998U - Welle mit ankupplungsteil

Info

Publication number: DE6934998U
Application number: DE6934998U
Authority: DE
Inventors: Alfred Pitner
Original assignee: Nadella SA
Current assignee: Timken France SAS
Priority date: 1968-09-05
Filing date: 1969-09-05
Publication date: 1970-03-05
Also published as: ES371572A1; BE738491A; CH519113A; US3612582A

Description

PATENTANWÄLTE

DiPL-iNG. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN

8 München 2, Rosental 7, 2.

Tei.-Adr. Lelnpat München Telefon (0811)261989

den '-j. September

Unser Zeichen

We/üi/ho

Alfred PITNEIi, Paris, und MLKLLA S.A., Rueil-Malmaison Welle mit Ankupplungsteil

Die Neuerung bezieht sich auf eine Welle mit einem Ankupplungsteil, beispielsweise einem Kardanbackenteil, dessen Nabe den Wellenschaft umgibt, und betrifft die Verwendung dieser beiden Teile.

Ziel der Neuerung ist es, diese Verbindung mit hoher Präzision und Sicherheit durchzuführen, wie sie z.B. insbesondere für Kichtungssteuerungsmechanismen von Kraftfahrzeugen erforderlich ist, deren Lenkwelle über zwei Kardangelenke mit dem Lenkrad und dem Lenkgehäuse verbunden ist.

Die neuerungsgemäße Welle mit Ankupplungsteil zeichnet sich durch mindestens einen Zwischenteil von allgemein zylindrischer Form aus, der unveränderlich in Berührung mit zwei Umfangsanlageflächen des Wellenschaftes und zwei Umfangsanlageflachen der Nabe steht, riines dieser beiden Umfangsanlage-Flächenpaare ist durch Kaltverformung der entsprechenden Fläche mittels eines "Werkzeugs in Form eines Stempels hergestellt, dessen wirksamer Teil die gleiche Form hat wie der Zwischenteil oder auch

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aus letzterem besteht; aas werkzeug ist mit einer zylindrischen Stützfläche zum radialen Begrenzen der Verformungen des Wellenschal tes oeini Formen des Lagers komüiniert.

Insbesondere im Fall einer Verbindung von Kardanbacken mit den beider. Enden einer Lenkwelle hat diese Anordnung den Vorteil einer großen Präzision oeim Befestigen der beiden Bakken hinsichtlich des Winkels, im Vergleich zu den herkömmlichen Lösungen, bei denen eine metallabhebende Bearbeitung notwendig ist, gleichgültig, ob es sich um ielfache oder um einfache Auskehlungen zur Aufnahme eines bell· '.g geformten Keils handelt. Man erzielt weiterhin eine groiäe Präzision hinsichtlich der Form der Aufla^eflachen, mit denen der Zwischenteil verklemmt ist, weil ohne spanabhebende Bearbeitung eine Formgebung mit Hilfe eines Werkzeugs möglich ist, das aus dem Zwischenteil selbst ge-, bildet sein kann.

Weiterhin erhält man durch die KaltDearbeitung in Gestalt· der Kaltverformung eine Härtung der Oberflächen, was die Qualität der Verbindung noch weiter verbessert.

Vorzugsweise ist die zylindrische Oberfläche am zur ftabe gehörigen Wellenschaft kalt verformt und somit auf ihr das Lager zur Aufnahme des Zwischenteils gebildet.

Das andere ümfangsanlage-Flächenpaar besteht Vorzugs- ^: weise aus den Flanken einer imt, aie auf der Oberfläche des entsprechenden Verbindungselements, welienschaft oder Ankupplungsteil, vorgesehen ist.

Die Neuerung Dezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Herstellung der beschriebenen Verbindung, insbesondere zum Kaltformen eines halbzylindrischen Lagers auf dem Umfang des Wellenschafts und zum einbau des für die Verbindung des Wellen- ;

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schai'ts mit der .Nabe des Ankupplungsteils bestimmten zylindrischen Zwischenteils in dieses Lager.

Die Vorrichtung gemäii der .Neuerung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daü sie ein Gesenk mit einem Schlitz aufweist, in dem em Werkzeug verschiebbar ist, um den Zwischenteil in berührung mit der Oberfläche des Wellenschafts zu treiben, der im Innern einer zylindrischen Bohrung angeordnet ist, die die Verformungen des Wellenschafts während des Formarbeitsgangs das Lagers radial begrenzt.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Merkmale der Vorrichtung ist es möglich, die zylindrische Form des Wellenschafts trotz der beim Formen des Lagers auftretenden Verformungen zu wahren.

Vorzugsweise besteht das Gesenk aus mindestens zwei Teilen, bei denen einander zugeordnete überflächen die Bohrung begrenzen, und der Wellenschaft ist im Innern der Bohrung unter der Wirkung von Mitteln verspannt und blockiert, die das Gesenk mit einer Kraft beaufschlagen, die durch die iteaktionskräfte des Gesenkeinbausystems ausgeglichen ist.

weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der feuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Neuerung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine geschlitzte wabe eines mit

einem Wellenschaft verbundenen Kardanbackenteils, Fig. Ί einen Schnitt in einer Lbene 2-2 der Fig. 1, Fi₀. 3 und <\ Schnitte durch ^wei abgewandelte Ausi'ühru^siormen uer Anordnung von Fi,j. 1,

FiK. ι Rollen- ti sei: eineii 'i'eli sehr, it t riur c?. ο lh Ai.ordi.iui. einer ivaru&nbacRö ;:, it dur einerlei.aei ^ a be mit eit.u!:. vveilenschai't.

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Fig. 6 eine andere Ausf&hrurigsf orm einer Anordnung einer durchgehenden Wabe mit einem Wellenschaft,

Fig. 7 einen Schnitt ähnlich Fig. 2 durch eine Viellenschaftftaberi-Anordnung, bei der ein Zwischenteil in ein in der wabe vorgesehenes Lager eingesetzt ist,

Fig. ö eine abgewandelte Ausführung^form der Anordnung nach Fig. 4,

Fig. 9 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Herstellen der in den Fig. 1 bis 4 angedeuteten Verbindung ,

Fig. 10 einen Schnitt in einer übene 1u-iO der Fig. 9, und

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines Wellenschafts mit einem durch die Vorrichtung gemäß den Fig. 9 und 10 angeordneten Zwischenteil.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Kardanbacke 1, die durch Stanzen und iiollen eines entsprechend der Lehre des französischen Patents 1 bi5 υ!?1 hergestellten blechrohiings erhalten ist. Die Ariden des iiohlings sinü um sich selbst herumgeschlagen und bilden zwei Ösen 2, die von einer Schraube 3 durchsetzt sind, mit der durch Verspannen einer /iutter 4 eine Labe 3 in Berührung mit einem in das Innere der i\aue eingebrachten Wellenschaft 6 gespannt werden kann. L„r die Ösen 2 bildende Abschnitt 2a der umgeschlagenen unden liegt ac Umfang des Wellenschafts b auf. Die starre Veroinaung zwischen wellenschaft und l\abe ist durch einen Zwischenteil Y in Form eines itimdzyiinders mit runden unden gewahr-

in

er

1 en aie g.

;iC!".e r on;, π al seitenteil Y, oaer aus diese;;, Teil ( sciust i.;ebte'i:

a or ...Wir Iwischei

teil 7 greift dabei in eine Wut. ^Kj mit halbkreisförmigem Querschnitt in der bohrung uer wabe b ein.

Lange und Stellung des Zwischenteils Y sind derart ausgelegt, dali dessen Ende 11 über die Oberfläche der habe 3 hinausragt. Dies ermöglicht eine visuelle kontrolle, ob dieser Zwischenteil vorhanden ist.

In Fig. 1 ist die Wut y der Nabe in der Symmetrieebene : Y-Y der Backe, und zwar gegenüber dem Nabenschlitz angeordnet; in Fig. 3 befindet sich diese Nut in einer senkrecht zur Ebene Y-Y verlaufenden Eoene, so daü der Zwischenteil 7 iesen Teil der Nabe, der hohen Verdrehungsbeanspruchungen ausgesetzt ist, erheblich verstärkt. Es ist möglich, wie oei 7¹ dargestellt, einen zweiten Zwischenteil vorzusehen, der in bezug auf die

dadurch Ebere Y-Y symmetrisch zum Zwischenteil 7 angeordnet ist, um'S.ie

Belastungen auszugleichen.

Gemäß Fig. 4 hat die Nabe b keine Nut 9 und der in der Symmetrieebene Y-Y angeordnete Zwischenteil 7 ist in ein Lager ö im Wellenschaft eingesetzt und in Berührung mit den Enden 2a der umgeschlagenen iianaer 2 verkeilt. Letztere biiaen zu diesem Zweck vorzugsweise eine Aoschrägung, die durch Anziehen der Mutter 4 an den Zwischenteil 7 angepreßt wird.

Bei einer durchgehenden nabe (Fig. b und b) ist die Montage nicht so mühelos wie bei der geschlitzten Nabe, sondern es ist ein Aufschrumpfen notwendig.

Fig. Ό zeigt einen in sein Lager ο eingebrachten zylindrisch en Zwischenteil "(, dessen Achse Z-Z mit der Achse λ- Χ cits v.eiiünsonaites ei;.eh iicine:: Winkel einschließt, deirn Ver-M.'!'!i;'" π-r <v,rc':_oeher:aen :.ai'e ^j aer iacke 1 mit dem weileiiscr.fcifi ', wire aer mit dem Zwischenteil '/ verse, ene Weilenschaft

aie Bc.rung der uaoe

einge-

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führt, daß sich der Zwischenteil 7 einfurcht und in der halbzylindrischen Wut 9 der I\jabc 15 verklemmt. Die Vorrichtung zum Anordnen umfaßt ein Klemmorgan, das den Zwischenteil 7 während des größten Teils des Aufschrumpfarbeitsgangs an sein Lager ö andrückt, urn zu verhindern, daß er verschwenkt oder kippt, wodurch die angrenzenden Teile beschädigt werden könnten.

Mach Fig. 6 ist der Zwischenteil 17 leicht konisch ausge-; bildet, und sein Lager 1ö hat genau das gleiche konische Profil, ' so daß es ohne Spiel darin eingreifen kann. Um beide Teile miteinander zu verbinden, wird die Backe 1 auf den Wellenschaft 6 aufgeschoben, bevor der Zwischenteil 17 in die ihn aufnehmende Wut 9 eingreift. Der Zwischenteil 17 ist so lang, daß er cei Anlage des Wellenschafts auf einem in der Backe montierten Kreuzzapfen noch in die Nut hineinreicht. Dadurch kann der Antrieo, falls der Wellenschaft einmal mit einem so kräftigen Stou in Axialrichtung beaufschlagt wird, daß er entriegelt und in der K ab erdbohrung verschoben wird, wenn auch abgeschwächt, weiter andauern.

Die in Fig. 7 dargestellte Kardanbacice 1 ist, wie in den Fig. 1 und 2, durch Stanzen una Jttollen eines Blechrohlings hergestellt. Zur Verbindung der Wabe 5 mit dem Wellenschaft 6 mit Hilfe des Zwischenteils 7 ist dagegen der Zwischenteil in ein ; Lager 3ö in der Wabe Ό eingesetzt, das - wie das Lager b in Fig. 2 - durch Einstoßen eines Stempels hergestellt ist. Der wirksame Teil dieses Stempels hat dabei die gleiche Form wie der Zwischenteil 7, oder besteht aus diesem Teil 7· Der Zwischenteil greiit in eine beispielsweise ein halbkreisförmiges Profil aufweisende l.ut 5'9 in der Oberfläche des Aeilenschafts b

ist vorteilhaft, das Lager 3ö in den ebenen B'lech-

rohling einzutonnen, aus dem die Backe durch Hollen hergestellt wird.

Gemäii Fig. c riat die habe i? kein halbkreisförmiges Lager, und der sich in der Symmetrieebene Y-Y erstreckende Zwischenteil 7, der in die Uut 39 des Wellenschafts eingesetzt ist, ist in Berührung mit den linden 2a der umgeschlagenen hänaer 2 verkeilt. Letztere bilden zu diesem Zweck vorteilhafterweise eine Abschrägung, in der durch die Berührung mit dem Zwischenteil 7 durch Anziehen der Mutter 4 eine zylinderförmige Mnprägung entsteht.

Ks ist auch eine Verbindung gemäß Fig. 3, 5 und 6 möglich, indem man den Zwischenteil 7 oder 17 nicht in ein durch Kaltverformen erhaltenes Lager des Wellenschafts 6, sondern der ftiabe b oder 15 einsetzt.

Die Vorrichtun₆ zum Herstellen der Verbindung zwischen Nabe und Welle gemäß Fig. 9 und 10 hat ein unverformbares Gehäuse 102 mit einem rechtwinkligen Hohlraum 101 zur Aufnahme eines Gesenks 1u3, das unter Berührung der vertikalen wände 1ü1a des Hohlraums verstellbar ist und aus drei Teilen 105, 106, 107 besteht. Letztere bestimmen im Innern des Gesenks eine zylindrische Bohrung 1uo zur Aufnahme des Weilenschafts 6, in der das Lager ο zur Aufnahme des zylindrischen Zwischenteils 7 ausgebildet werden soll-»

Der untere Teil 105 des Gesenks erstreckt sich über die gesamte Breite des Hohlraums 101. ήτ hat eine Unterseite 105a, die in bezug auf die wände des Hohlraums schräg ausgerichtet ist, und eine horizontale Oberseite 105b, die ungefähr mit einem Durchmesser der Bohrung 10b zusammenfällt. Lie oberen Teile 106, 107 des Gesenks, die ebenfalls mit einem horizontalen

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Durchmesser der Bohrung IO0 zusammenfallende Flächen lobu, 1υ?"υ haben, sind etwas schmäler als die halbe Breite des Hohlraums Dadurch ist zwischen ihren aneinander angrenzenden vertikalen Flächen 10bc, 107c ein Schlitz 112 gebildet, in dem ein schmales Werkzeug 113 verschiebbar ist. Das Werkzeug 113 ist über einen Stift 11!) mit einer zylindrischen Stange 114 fest verbunden, die beispielsweise einen Pr e ti dorn bildet.

Dieses Werkzeug dient dazu, den Zwischenteil 7 in die zylindrische Oberfläche des Wellenschafts 6 zu treiben, der im Innern der Bohrung 1Od des Gesenks eingeschlossen ist, um durch Kaltverformung in dieser Oberfläche das Lager ö zu bilden.

Der Wellenschaft wird in die Bohrung 1üö eingesetzt, während das Gesenk gelöst ist. Die Axialstellung ist dabei durch die Anlage der Stirnseite ba an einem einstellbaren Anschlag 11b bestimmt, der beispielsweise durch eine am Gehäuse befestigte Platte 117 hindurchgeschraubt ist. Die Blockierung des Wellenschafts im Innern der Bohrung 106 durch Verspannen derjenigen' Teile des Gesenks, die ein Spiel j zwischen den gegenüberliegenden Flächen lassen, erfolgt mittels eines Keils 11y, dessen Schrägfläche 1 iya in Berührung mit der Unterseite 1üba des 'Ceils I05 des Gesenks gelangt und mittels eines das Gehäuse durchsetzenden ^uerstoßels 121 verschiebbar ist.

Der Zwischenteil 7 ist normalerweise in seinem Lager ö durch eine Mn spannung 122 seiner Enden unter der Wirkung zweier Nasen 123 festgelegt, die am vorderen ttand 115a des Werkzeugs 113 vorgesehen sind.

Der mit dem Zwischenteil 7 versehene Wellenschaft 6 kann mittels eines Stößels 124 gelöst werden, der dem eine Klemmwirkung ausübenden yuerstüßel 121 gegenüberliegt.

Es kann für das Verspannen und Üückholen des Gesenks und

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-iir die Detatigur^ des V;eri-:zeu₆s 11 j) auch normalerweise eine Presse iuit Doppelwirkung vorgesehen werden.

Claims

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Schutza n Sprüche :

1. Welle mit Ankupplungsteil, beispielsweise einem Kardanbackenteil, aessen i\abe den Wellenschaft umgibt, gekennzeichnet durch mindestens einen allgemein zylindrischen Zwischenteil (7, 17), der unbeweglich in .berührung mit zwei Umfangsanlageflachen des Wellenschafts (6) und zwei Umfangsanlageflachen der j\abe {b, 1p) verklemmt ist, wobei eines der zwei Umiangsanlage-Fläcnenpaare durch kaltverformung der entsprechenden Oberfläche mittels eines einen Stempel jilaenden Werkzeugs (113) hergestellt ist, dessen wirksamer Teil die gleiche Form hat wie der Zwischenteil (7, 17) oder auch aus diesem letzteren besteht und das mit einer zylindrischen Stützfläche (1üö) zum radialen Begrenzen der Wellenveriormungen "ueii Lüden des Lagers kombiniert ist.

2. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daü das andere Umfangsanlage-Flächenpa^r aus den Flanken einer Kut (9, 39) an der überfläche des entsprechenden Elements (b oder 6) besteht.

3. Welle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dais das erste Umiangsanlage-Fiächenpaar ein durch Kaltverformen der zylindrischen Oberfläche des Clements (5 oder 6) hergestelltes Lager (o, Ic, 3o) zur Aufnahme des Zwischenteils (7, 17) begrenzt.

η. Welle nach Anspruch ~t mit einer i-iabe in Form eines

durch iicile:- ei:.es ^icc;:a^ scr ni ι Xz geuildeten geschlitzten

-"a,::res. aaciurx:, _öeiv{jiiiiZcic;:.io ι , aaii Qas xjä^er {'je) in der ^ü.^'c üurch i.aitveriori.ien des ^iecriaLschritts vor dessen juoilen geoildet ist.

b. Welle nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Nabe in Form eines geschlitzten Kohres, uas durch Hollen eines Blechabschnitts hergestellt ist, dessen Enden um sich pelbst herumgeschlagen ^; sind und zwei Ösen zum Verklemmen der Nabe bilden, dadurch ge- : kennzeichnet, daß das durch Kaltverformen erhaltene Lager (ö) sich im Wellenschaft (6) befindet und daß der in dieses Lager

(6) eingesteckte Zwischenteil (7) mit den Endrändern (2a) des umgeschlagenen Blechs verkeilt ist (Fig. 4).

6. Welle nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Nabe in Form eines geschlitzten Rohres, das durch Bollen eines Blechabschnitts hergestellt ist, dessen Enden um sich selbst herumgeschlagen sind und zwei Ösen zum Verklemmen der Nabe Dilden, dadurch ge· kennzeichnet, daß die Umfangsanlageflächen der Nabe durch Kaltverformen der Endränder (2a) des umgescnlagenen Blechs hergestellt sind (Fig. o).

7. Welle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hantellinien des Zwischenteils (7, 17) zu dessen leichterem Aufstecken durch Verklemmen in der Nut (9, 39) des entsprechenden Elements (5, b) in bezug auf die axiale Ausrichtung der Nut ⁽3, yi) leicht schräg verlaufen.

c. Welle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Zwischenteil (7) in einem zylindrischen Lager (d, 3ö) des Elements (b, 6) gelagert ist, dessen Achse (Z-Z) in bezug auf die Achse (a-a) des Elements geringfügig geneigt ist.

y. welle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der geringfügig Konisch verlaufende Zwischenteil (17) in einem Lager (1b) des filaments (b, t) mit dazu komplementärer konischer i?orir: gelagert ist.

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10. Vorrichtung zum Herstellen der Verbindung zwischen Wellenschaft und Kardanbackenteil der Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durch Kaltformen eines halbzylindrischen Lagers am Umfang eines Wellenschafts und durch Einsetzen des zylindrischen Zwischenteils in dieses Lager zum Verbinden des Wellenschafts mit der r»abe des Ankupplungsteils, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gesenk (103) mit einem Schlitz (112) aufweist, in dem ein Werkzeug (113) zum Vortreiben des in Berührung mit der Oberfläche des Wellenschafts (6) stehenden Zwischenteils

(7) verschiebbar ist, der im Innern einer zylindrischen Bohrung (1üö) zum radialen Begrenzen der Verformungen des Wellenschafts während des Formens des Lagers angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesenk (103) aus mindestens zwei Teilen besteht, in denen einander zugeordnete Flächen die Bohrung (10b) begrenzen, und daß der Wellenschaft (6) im Innern der Bohrung unter der Wirkung von Mitteln, wie einem Stößel (121) und einem Keil (11bO, verklemmt und blockiert ist, die das Gesenk (103) mit einer durch die heaktionskräfte des Einbausystems für das Gesenk (103) ausgeglichenen Kraft beaufschlagen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesenk (103) im Innern eines Hohlraums (101) eines nichtverformbaren Gehäuses (102) bewegbar ist, dessen eine Wand (101b) eine heaktionsflache für die durch die Mittel (121, 11y) ausgeübte Kraft bildet.

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gesenk vorgesehene Bohrung (10b) nahezu gleich oder sehr geringfügig größer ist als der Durchmesser des Wellenschafts (b).

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14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1u Dis 12, aadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenteil (7) in seinem Lager (b) durch eine ^Anspannung (122), bestehend aus zwei Nasen (123) festgelegt ist. die auf der Arbeitsfläche (113a) des Werkzeugs (113) beiderseits der rinden des Zwischenteils (7) vorgesehen sina.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesenk (103) aus drei voneinander unabhängigen Teilen (105, 106, 107) besteht, von denen sich das eine (105) über die gesamte Breite des Hohlraums (101) erstreckt, während die beiden anderen (10b, 107) schmäler sind als die halbe Breite des Hohlraums und zwischen zwei aneinander angrenzenden, zueinander parallelen Flächen (106c, 107c) einen Schmitz (112) für den Durchtritt des Werkzeugs (113) bilden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (105, 106, 107) des in Berührung mit dem Wellenschaft (b) stehenden Gesenks (103) zum Blockieren des Wellenschafts (6) mittels eines Keils (119) blockiert sind, der durch einen Stößel (121) verschiebbar ist und dessen Schrägfläche (119a) in Berührung mit einer komplementären Fläche (105a) einer der Teile (105) des Gesenks steht.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (105, 106, 107) des in Berührung mit dem Wellenschaft (6) stehenden Gesenks (103) zum ^j Blockieren des Wellenschafts (6) durch eine Doppeleffektpresse festgelegt sind.