EP1209359A2 - Gear pump - Google Patents
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- EP1209359A2 EP1209359A2 EP01124838A EP01124838A EP1209359A2 EP 1209359 A2 EP1209359 A2 EP 1209359A2 EP 01124838 A EP01124838 A EP 01124838A EP 01124838 A EP01124838 A EP 01124838A EP 1209359 A2 EP1209359 A2 EP 1209359A2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
- F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
- F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
- F04C15/0073—Couplings between rotors and input or output shafts acting by interengaging or mating parts, i.e. positive coupling of rotor and shaft
Definitions
- the invention is based on a gear pump, especially for delivering fuel to one High-pressure fuel pump, according to the preamble of claim 1.
- Such a gear pump is by DE 196 25 488 A1 known.
- This gear pump has one in one Pump chamber of a housing arranged, rotating driven pair of meshing gears on the Fuel from an intake chamber along between the Circumferences of the gears and these opposite Circumferential walls of the pump chamber formed in promote a pressure room.
- One of the gears is over one Bore attached to a drive shaft in the housing is rotatably mounted.
- the gear is fixed to the Drive shaft connected.
- the drive shaft protrudes from the Housing out and is there via an overload safety device connected to a drive element.
- the overload safety device has a radial elastic connecting element on that on an end region the drive shaft is arranged and in a bore of the Drive elements is pressed.
- the connecting element is from the drive element to the Drive shaft transferable torque limited by at Exceeding the transmissible torque Drive element is rotatable with respect to the drive shaft.
- the connecting element also compensates for manufacturing tolerance-related offset and / or inclined position of the Rotation axes of the drive element and the drive shaft allows.
- the gear wheel attached to the drive shaft must with the least possible play to the opposite Circumferential wall of the pump chamber can be arranged to a good To achieve efficiency of the gear pump. This is because of the rigid attachment of the gear on the Drive shaft and its storage in the housing as a result of existing manufacturing tolerances difficult and only with very to achieve great effort.
- it is a rigid one Connection of the gearwheel to the drive shaft, for example with a press connection, with off Sintered metal existing gear is critical because of this damage to the gear.
- the gear pump according to the invention with the features according to claim 1 has the advantage that the at least one connecting element a balance of Manufacturing tolerances of the drive shaft and the bearing Arrangement of the gear connected to this in the Pump chamber is enabled so that the gear with the required little play arranged in the pump chamber can be. In addition, that forms at least one Connecting element an overload safety device, through the torque that can be transmitted to the gear is limited.
- FIG. 1 shows a gear pump in a longitudinal section
- Figure 2 is a connecting element of the Gear pump according to Figure 1 in an enlarged view in a cross section along line II-II in Figure 1
- Figure 3 the gear pump in a cross section along line III-III in Figure 1
- Figure 4 in sections
- Gear pump according to a version with two Fasteners
- a gear pump shown in Figures 1 to 5 is used to deliver fuel from a reservoir to a high pressure fuel pump.
- high pressure fuel becomes a high pressure accumulator or directly to injection points on an internal combustion engine promoted.
- the gear pump has a two-part Housing with a housing part 10 and a cover part 12 on. Is between the housing part 10 and the cover part 12 a pump chamber 14 is formed in which a pair on their Outer circumference meshing gears 16,18 arranged is.
- the housing part 10 has a bore 20 in which a drive shaft 22 is rotatably supported with its End protrudes from the housing part 10 and at this end for example, is driven by a gear.
- the drive shaft 22 can be driven, for example, by the High pressure pump or the internal combustion engine.
- the gear 16 is closer to at least one below explained connecting element 40 on the in the Pump chamber 14 projecting end region of the drive shaft 22 attached and is driven by the drive shaft 22 about an axis 17 driven in rotation.
- the gear 18 is on an in the pin 24 projecting from the pump chamber 14 about an axis 19 rotatably supported, the rotational movement of the gear 16 is transmitted to the gear 18 via the tooth engagement.
- the gears 16, 18 divide by their meshing Pump chamber 14 in a suction chamber 26 and a pressure chamber 28.
- the pressure chamber 28 is over between the tooth grooves Circumferential sides of the gears 16, 18 and the latter opposite peripheral walls 15 of the pump chamber 14 formed delivery channels 30 connected to the suction chamber 26.
- the suction space 26 is not shown Intake opening with one leading to the storage container Line connected and the pressure chamber 28 is via a also not shown outlet opening with one to the High pressure pump leading line connected.
- the gear 16 has a bore 32 through which it is the drive shaft 22 is arranged.
- the drive shaft 22 has in its end region an annular groove 42 in which the Connecting element 40 is arranged. Towards the free end connects to the annular groove 42 an end portion 44 of the Drive shaft 22 with a slightly larger diameter than in the annular groove 42. On the end section 44 opposite side joins the annular groove 42 in diameter with respect to the annular groove 42 and the end section 44 larger waistband 46. The diameter of the end portion 44 the drive shaft 22 is slightly smaller than the diameter the bore 32 of the gear wheel 16.
- the connecting element 40 is radially elastic and becomes elastic Widening over the end section 44 of the drive shaft 22 pushed on until it enters the annular groove 42.
- the outer diameter of the connecting element 40 is slightly larger than the diameter of the bore 32 of the gear 16. If that Gear 16 on the end portion 44 and that Connecting element 40 is pushed on, so this is Connecting element 40 elastically compressed so that itself between the connecting element 40 and the Drive shaft 22 and the connecting element 40 and the Gear 16 gives an interference fit. Through this Press fit can take the required torque from the Drive shaft 22 are transmitted to the gear 16. If gear 16 or gear 18 in pump chamber 14 is stuck, the drive shaft 22 slips with respect Gear 16 through, so that damage to parts of the Gear pump is avoided. The connecting element 40 thus forms an overload safety device.
- the connecting element 40 is preferably as in FIG. 2 shown as a corrugated metal sleeve, the one has a wave profile extending over its circumference.
- Figure 2 is the wave profile of the connecting element 40 for Clarification shown very exaggerated.
- the Troughs of the metal sleeve 40 are each on the Drive shaft 22 and the wave crests lie on the Bore 32 in gear 16. If the gear 16 on the Metal sleeve 40 is pushed on, so that Radially compressed wave profile, causing the required press fit results.
- it can Connecting element 40 in longitudinal section as in FIG.
- This connecting element 40 is radially elastic deformable and becomes when the gear 16 elastically compressed, making the required Press fit is created. It can also be provided that the Connecting element 40 several on top of each other in longitudinal section has the following curvatures so that it is curled is trained.
- the gear 16 is elastic Deformation of the connecting element 40 in the radial direction to its axis of rotation 17 relative to the drive shaft 22 movable, thereby balancing shape and Positional deviations between the drive shaft 22, gear 16 and Pump chamber 14 is enabled.
- the gear 16 can itself hereby in the pump chamber 14 with the required little play to the adjacent peripheral wall 15 of the Adjust the pump chamber 14.
- the amount of pressure between the connecting element 40 and the drive shaft 22 and between the connecting element 40 and the gear 16 determines together with the Coefficient of friction between these parts the amount of transferable torque.
- the amount of pressure is again depending on the difference between the Outer diameter of the connecting element 40 and the Diameter of the bore 32 of the gear 16.
- To the transferable torque can be increased that, as shown in Figure 5, two or more Connecting elements 40 are used, which in the direction of Axis of rotation 17 of the gear 16, which is also the longitudinal axis of the Drive shaft 22 is arranged offset from one another.
- the drive shaft 22 accordingly has two or more Ring grooves 42, in each of which a connecting element 40 is arranged.
- the gear 16 can be made of steel or sintered metal, for example sintered steel.
- the gear 16 is not directly by means of a press fit on the Drive shaft 22 attached but via the at least one Connecting element 40, through its radially elastic Deformability balancing tolerances between the Gear 16 and the drive shaft 22 and also a compensation different thermal expansion of the gear 16 and Drive shaft 22 is enabled. This will make them too high Tensions of the gear 16 avoided, which to the Can cause damage.
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Zahnradförderpumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff zu einer Kraftstoffhochdruckpumpe, nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention is based on a gear pump, especially for delivering fuel to one High-pressure fuel pump, according to the preamble of claim 1.
Eine solche Zahnradförderpumpe ist durch die DE 196 25 488 A1 bekannt. Diese Zahnradförderpumpe weist ein in einer Pumpenkammer eines Gehäuses angeordnetes, rotierend angetriebenes Paar miteinander kämmender Zahnräder auf, die Kraftstoff aus einem Ansaugraum entlang zwischen den Umfängen der Zahnräder und diesen gegenüberliegenden Umfangswänden der Pumpenkammer gebildeten Förderkanälen in einen Druckraum fördern. Eines der Zahnräder ist über eine Bohrung auf einer Antriebswelle befestigt, die im Gehäuse drehbar gelagert ist. Das Zahnrad ist dabei fest mit der Antriebswelle verbunden. Die Antriebswelle ragt aus dem Gehäuse heraus und ist dort über eine Überlast-Sicherungsvorrichtung mit einem Antriebselement verbunden. Die Überlast-Sicherungsvorrichtung weist ein radial elastisches Verbindungselement auf, das auf einem Endbereich der Antriebswelle angeordnet ist und in eine Bohrung des Antriebselements eingepresst ist. Durch das Verbindungselement wird das vom Antriebselement auf die Antriebswelle übertragbare Drehmoment begrenzt, indem bei Überschreiten des übertragbaren Drehmoments das Antriebselement bezüglich der Antriebswelle verdrehbar ist. Durch das Verbindungselement ist außerdem ein Ausgleich von fertigungstoleranzbedingtem Versatz und/oder Schräglage der Drehachsen des Antriebselements und der Antriebswelle ermöglicht. Das auf der Antriebswelle befestigte Zahnrad muß mit möglichst geringem Spiel zur gegenüberliegenden Umfangswand der Pumpenkammer angeordnet sein, um einen guten Wirkungsgrad der Zahnradförderpumpe zu erreichen. Dies ist wegen der starren Befestigung des Zahnrads auf der Antriebswelle und deren Lagerung im Gehäuse infolge der vorhandenen Fertigungstoleranzen schwierig und nur mit sehr großem Aufwand zu erreichen. Darüberhinaus ist eine starre Verbindung des Zahnrads mit der Antriebswelle, beispielsweise bei einer Pressverbindung, bei aus Sintermetall bestehendem Zahnrad kritisch, da es hierbei zu einer Beschädigung des Zahnrads kommen kann.Such a gear pump is by DE 196 25 488 A1 known. This gear pump has one in one Pump chamber of a housing arranged, rotating driven pair of meshing gears on the Fuel from an intake chamber along between the Circumferences of the gears and these opposite Circumferential walls of the pump chamber formed in promote a pressure room. One of the gears is over one Bore attached to a drive shaft in the housing is rotatably mounted. The gear is fixed to the Drive shaft connected. The drive shaft protrudes from the Housing out and is there via an overload safety device connected to a drive element. The overload safety device has a radial elastic connecting element on that on an end region the drive shaft is arranged and in a bore of the Drive elements is pressed. By the The connecting element is from the drive element to the Drive shaft transferable torque limited by at Exceeding the transmissible torque Drive element is rotatable with respect to the drive shaft. The connecting element also compensates for manufacturing tolerance-related offset and / or inclined position of the Rotation axes of the drive element and the drive shaft allows. The gear wheel attached to the drive shaft must with the least possible play to the opposite Circumferential wall of the pump chamber can be arranged to a good To achieve efficiency of the gear pump. This is because of the rigid attachment of the gear on the Drive shaft and its storage in the housing as a result of existing manufacturing tolerances difficult and only with very to achieve great effort. Furthermore, it is a rigid one Connection of the gearwheel to the drive shaft, for example with a press connection, with off Sintered metal existing gear is critical because of this damage to the gear.
Die erfindungsgemäße Zahnradförderpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch das wenigstens eine Verbindungselement ein Ausgleich von Fertigungstoleranzen der Lagerung der Antriebswelle und der Anordnung des mit dieser verbundenen Zahnrads in der Pumpenkammer ermöglicht ist, so daß das Zahnrad mit dem erforderlichen geringen Spiel in der Pumpenkammer angeordnet werden kann. Darüberhinaus bildet das wenigstens eine Verbindungselement eine Überlast-Sicherungsvorrichtung, durch die das auf das Zahnrad übertragbare Drehmoment begrenzt wird.The gear pump according to the invention with the features according to claim 1 has the advantage that the at least one connecting element a balance of Manufacturing tolerances of the drive shaft and the bearing Arrangement of the gear connected to this in the Pump chamber is enabled so that the gear with the required little play arranged in the pump chamber can be. In addition, that forms at least one Connecting element an overload safety device, through the torque that can be transmitted to the gear is limited.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zahnradförderpumpe angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 kann das von der Antriebswelle auf das Zahnrad übertragbare Drehmoment erhöht werden.In the dependent claims are advantageous Refinements and developments of the invention Gear pump specified. By training according to Claim 4 can from the drive shaft to the gear transmissible torque can be increased.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Zahnradförderpumpe in einem Längsschnitt, Figur 2 ein Verbindungselement der Zahnradförderpumpe gemäß Figur 1 in vergrößerter Darstellung in einem Querschnitt entlang Linie II-II in Figur 1, Figur 3 die Zahnradförderpumpe in einem Querschnitt entlang Linie III-III in Figur 1, Figur 4 ausschnittsweise die Zahnradförderpumpe im Längsschnitt mit einem modifizierten Verbindungselement und Figur 5 ausschnittsweise die Zahnradförderpumpe gemäß einer Ausführung mit zwei Verbindungselementen.An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description explained. 1 shows a gear pump in a longitudinal section, Figure 2 is a connecting element of the Gear pump according to Figure 1 in an enlarged view in a cross section along line II-II in Figure 1, Figure 3 the gear pump in a cross section along line III-III in Figure 1, Figure 4 in sections Gear pump in longitudinal section with a modified Connecting element and Figure 5 in sections Gear pump according to a version with two Fasteners.
Eine in den Figuren 1 bis 5 dargestellte Zahnradförderpumpe
dient zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter
zu einer Kraftstoffhochdruckpumpe. Durch die Hochdruckpumpe
wird Kraftstoff unter Hochdruck zu einem Hochdruckspeicher
oder direkt zu Einspritzstellen an einer Brennkraftmaschine
gefördert. Die Zahnradförderpumpe weist ein zweiteiliges
Gehäuse mit einem Gehäuseteil 10 und einem Deckelteil 12
auf. Zwischen dem Gehäuseteil 10 und dem Deckelteil 12 ist
eine Pumpenkammer 14 gebildet, in der ein Paar an ihrem
Außenumfang miteinander kämmender Zahnräder 16,18 angeordnet
ist. Das Gehäuseteil 10 weist eine Bohrung 20 auf, in der
eine Antriebswelle 22 drehbar gelagert ist, die mit ihrem
Ende aus dem Gehäuseteil 10 herausragt und an diesem Ende
beispielsweise über ein Zahnrad angetrieben wird. Der
Antrieb der Antriebswelle 22 kann beispielsweise durch die
Hochdruckpumpe oder die Brennkraftmaschine erfolgen.A gear pump shown in Figures 1 to 5
is used to deliver fuel from a reservoir
to a high pressure fuel pump. By the high pressure pump
high pressure fuel becomes a high pressure accumulator
or directly to injection points on an internal combustion engine
promoted. The gear pump has a two-part
Housing with a
Das Zahnrad 16 ist über wenigstens ein nachfolgend näher
erläutertes Verbindungselement 40 auf dem in die
Pumpenkammer 14 ragenden Endbereich der Antriebswelle 22
befestigt und wird durch die Antriebswelle 22 um eine Achse
17 rotierend angetrieben. Das Zahnrad 18 ist auf einem in
die Pumpenkammer 14 ragenden Zapfen 24 um eine Achse 19
drehbar gelagert, wobei die Rotationsbewegung des Zahnrads
16 über den Zahneingriff auf das Zahnrad 18 übertragen wird.
Die Zahnräder 16,18 teilen durch ihren Zahneingriff die
Pumpenkammer 14 in einen Ansaugraum 26 und einen Druckraum
28. Der Druckraum 28 ist über zwischen den Zahnnuten der
Umfangsseiten der Zahnräder 16,18 und den diesen
gegenüberliegenden Umfangswänden 15 der Pumpenkammer 14
gebildete Förderkanäle 30 mit dem Ansaugraum 26 verbunden.
Der Ansaugraum 26 ist über eine nicht dargestellte
Ansaugöffnung mit einer zum Vorratsbehälter führenden
Leitung verbunden und der Druckraum 28 ist über eine
ebenfalls nicht dargestellte Auslaßöffnung mit einer zu der
Hochdruckpumpe führenden Leitung verbunden. Beim Betrieb der
Zahnradförderpumpe wird durch die rotierenden Zahnräder
16,18 Kraftstoff unter Druckerhöhung aus dem Ansaugraum 26
in den Druckraum 28 gefördert.The
Das Zahnrad 16 weist eine Bohrung 32 auf, über die es auf
der Antriebswelle 22 angeordnet ist. Die Antriebswelle 22
weist in ihrem Endbereich eine Ringnut 42 auf, in der das
Verbindungselement 40 angeordnet ist. Zum freien Ende hin
schließt sich an die Ringnut 42 ein Endabschnitt 44 der
Antriebswelle 22 mit einem etwas größeren Durchmesser als
dem in der Ringnut 42 an. Auf der dem Endabschnitt 44
gegenüberliegenden Seite schließt sich an die Ringnut 42 ein
im Durchmesser gegenüber der Ringnut 42 und dem Endabschnitt
44 größerer Bund 46 an. Der Durchmesser des Endabschnitts 44
der Antriebswelle 22 ist etwas kleiner als der Durchmesser
der Bohrung 32 des Zahnrads 16. Das Verbindungselement 40
ist radial elastisch ausgebildet und wird unter elastischer
Aufweitung über den Endabschnitt 44 der Antriebswelle 22
aufgeschoben bis es in die Ringnut 42 eintritt. Der
Außendurchmesser des Verbindungselements 40 ist etwas größer
als der Durchmesser der Bohrung 32 des Zahnrads 16. Wenn das
Zahnrad 16 auf den Endabschnitt 44 und das
Verbindungselement 40 aufgeschoben wird, so wird hierbei das
Verbindungselement 40 elastisch zusammengedrückt, so daß
sich zwischen dem Verbindungselement 40 und der
Antriebswelle 22 sowie dem Verbindungselement 40 und dem
Zahnrad 16 eine Presspassung ergibt. Durch diese
Presspassung kann das erforderliche Drehmoment von der
Antriebswelle 22 auf das Zahnrad 16 übertragen werden. Wenn
das Zahnrad 16 oder das Zahnrad 18 in der Pumpenkammer 14
klemmt, so rutscht die Antriebswelle 22 bezüglich dem
Zahnrad 16 durch, so daß eine Beschädigung von Teilen der
Zahnradförderpumpe vermieden wird. Das Verbindungselement 40
bildet somit eine Überlast-Sicherungsvorrichtung.The
Das Verbindungselement 40 ist vorzugsweise wie in Figur 2
dargestellt als gewellte Metallhülse ausgebildet, die ein
über ihren Umfang verlaufendes Wellenprofil aufweist. In
Figur 2 ist das Wellenprofil des Verbindungselements 40 zur
Verdeutlichung sehr stark überhöht dargestellt. Die
Wellentäler der Metallhülse 40 liegen jeweils an der
Antriebswelle 22 an und die Wellenberge liegen an der
Bohrung 32 im Zahnrad 16 an. Wenn das Zahnrad 16 auf die
Metallhülse 40 aufgeschoben wird, so wird dessen
Wellenprofil radial zusammengedrückt, wodurch sich die
erforderliche Presspassung ergibt. Alternativ kann kann das
Verbindungselement 40 im Längsschnitt wie in Figur 4
dargestellt beispielsweise etwa U-förmig gewölbt ausgebildet
sein, wobei die Schenkel der U-Form an der Antriebswelle 22
oder in der Bohrung 32 am Zahnrad 16 anliegen und der
zwischen den Schenkeln liegende Bereich am jeweils anderen
Teil, also in der Bohrung 32 am Zahnrad 16 oder an der
Antriebswelle 22. Auch bei dieser Ausführung des
Verbindungselements 40 ist dieses radial elastisch
verformbar und wird beim Aufschieben des Zahnrads 16
elastisch zusammengedrückt, wodurch die erforderliche
Presspassung entsteht. Es kann auch vorgesehen sein, daß das
Verbindungselement 40 im Längsschnitt mehrere aufeinander
folgende Wölbungen aufweist, so daß dieses gewellt
ausgebildet ist.The
Zwischen dem Endabschnitt 44 der Antriebswelle 22 und der
Bohrung 32 des Zahnrads 16 ist radiales Spiel vorhanden und
die Drehmomentübertragung erfolgt nur über das
Verbindungselement 40. Das Zahnrad 16 ist durch elastische
Verformung des Verbindungselements 40 in radialer Richtung
zu seiner Drehachse 17 relativ zur Antriebswelle 22
bewegbar, wodurch ein Ausgleich von Form- und
Lageabweichungen zwischen Antriebswelle 22, Zahnrad 16 und
Pumpenkammer 14 ermöglicht ist. Das Zahnrad 16 kann sich
hierdurch in der Pumpenkammer 14 mit dem erforderlichen
geringen Spiel zu der angrenzenden Umfangswand 15 der
Pumpenkammer 14 einstellen.Between the
Die Höhe der Pressung zwischen dem Verbindungselement 40 und
der Antriebswelle 22 sowie zwischen dem Verbindungselement
40 und dem Zahnrad 16 bestimmt zusammen mit dem
Reibungskoeffizienten zwischen diesen Teilen die Höhe des
übertragbaren Drehmoments. Die Höhe der Pressung ist
wiederum abhängig von der Differenz zwischen dem
Außendurchmesser des Verbindungselements 40 und dem
Durchmesser der Bohrung 32 des Zahnrads 16. Um das
übertragbare Drehmoment zu erhöhen kann vorgesehen sein,
daß, wie in Figur 5 dargestellt, zwei oder mehr
Verbindungselemente 40 verwendet werden, die in Richtung der
Drehachse 17 des Zahnrads 16, die auch die Längsachse der
Antriebswelle 22 ist, zueinander versetzt angeordnet sind.
Die Antriebswelle 22 weist dabei entsprechend zwei oder mehr
Ringnuten 42 auf, in denen jeweils ein Verbindungselement 40
angeordnet ist.The amount of pressure between the connecting
Das Zahnrad 16 kann aus Stahl oder Sintermetall,
beispielsweise Sinterstahl, bestehen. Das Zahnrad 16 ist
nicht direkt mittels einer Presspassung auf der
Antriebswelle 22 befestigt sondern über das wenigstens eine
Verbindungselement 40, durch dessen radial elastische
Verformbarkeit ein Ausgleich von Toleranzen zwischen dem
Zahnrad 16 und der Antriebswelle 22 und auch ein Ausleich
unterschiedlicher Wärmeausdehnungen des Zahnrads 16 und der
Antriebswelle 22 ermöglicht ist. Hierdurch werden zu hohe
Spannungen des Zahnrads 16 vermieden, die zu dessen
Beschädigung führen könnten.The
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
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