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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Fliehkraftpendeleinrichtungen sind im Stand der Technik vielfältig bekannt. Dabei sind an einem Flansch Fliehgewichte als Pendelmassen verlagerbar angeordnet, die Fliehgewichtelemente aufweisen, die jeweils seitlich des Flanschs angeordnet sind und die mit Abstandsbolzen als Verbindungselemente miteinander verbunden sind. Die Fliehgewichte sind somit beiderseits des Flanschs mit ihren Fliehgewichtelementen angeordnet. Meist besteht der Flansch bei diesen Ausgestaltungen aus einem Blech, beiderseits dessen die Fliehgewichtelemente eines Fliehgewichts angeordnet sind. Man spricht bei solchen Ausgestaltungen auch davon, dass die Fliehgewichte beiderseits des Flanschs angeordnet sind.
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Auch sind Fliehkraftpendeleinrichtungen bekannt geworden, bei welchen die Fliehgewichte zwischen zwei parallel zueinander angeordneten Flanschen verlagerbar angeordnet sind. Dabei sind an den beiden beabstandeten Flanschen die Fliehgewichte als Pendelmassen verlagerbar geführt. Diese Fliehgewichte können einteilig ausgebildet sein oder auch aus parallel zueinander angeordneten Fliehgewichtelementen bestehen. Diese Fliehgewichtelemente eines Fliehgewichts können miteinander verbunden sein, so dass sie als vormontierte Einheit angesehen werden können oder die Fliehgewichtelemente sind nicht miteinander verbunden. Die Fliehgewichtelemente liegen entsprechend lose benachbart zueinander angeordnet.
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Die Fliehgewichte sind bei diesen Ausgestaltungen jeweils mittels zumindest eines Rollenelements oder mittels Rollenelementen an dem zumindest einen Flansch verlagerbar geführt, wobei sowohl das jeweilige Fliehgewicht als auch der zumindest eine Flansch Führungsbahnen aufweisen, mit welchen die Rollenelemente zusammenwirken, um die Bewegung der Fliehgewichte relativ zu dem Flansch zu führen.
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Die Hauptaufgabe der Rollenelemente ist die Abstützung der radialen Kräfte der Fliehgewichte als Pendelmassen. Hierbei ist das Ziel, eine hohe Tragfähigkeit bei kleinem Reibwert zu erreichen, was die Übertragung großer Kräfte bei einer hohen Effektivität der Schwingungsdämpfung bedeutet. Darüber hinaus haben die Rollenelemente auch die Aufgabe, die Fliehgewichte in axialer Richtung zu führen bzw. zu lagern.
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Im Stand der Technik sind entsprechend Fliehkraftpendeleinrichtungen mit zwei beabstandeten Flanschen und dazwischen angeordneten Fliehgewichten bekannt geworden, bei welchen die Rollenelemente in drei axiale Bereiche für die beiden Flansche und das jeweils dazwischen angeordnete Fliehgewicht unterteilt sind, wobei zwischen den Bereichen nach radial außen vorragende konische Borde vorgesehen sind und der mittlere Bereich für das jeweilige Fliehgewicht jeweils außenseitig konisch ausgebildet ist. Diese Borde und die konische Ausbildung des mittleren Bereichs des Rollenelements dienen der Führung und Zentrierung der Fliehgewichte relativ zu den Flanschen.
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Auch ist es bekannt, dass die Rollenelemente mit einer profilierten Kontur ausgebildet sind, so dass sich das Rollenelement relativ zum Flansch zentriert.
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Bei der Ausgestaltung von Fliehgewichten mit lose nebeneinander angeordneten Fliehgewichtelementen sind auch ballige Rollenelemente bekannt, die mehrere ballige Bereiche aufweisen, die nebeneinander angeordnet sind, so dass sich jedes Fliehgewichtelement an einem dafür vorgesehen balligen Bereich abstützt. Dabei ist jedoch zu beobachten, dass die einzelnen Fliehgewichtelemente im Betrieb der Fliehkraftpendeleinrichtung keine Tendenz haben aneinander anzuliegen, sondern die äußeren Fliehgewichtelemente können ungehindert Kontakt zum benachbarten Flansch aufnehmen und durch Reibung die Dämpfungswirkung der Fliehkraftpendeleinrichtung beeinträchtigen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fliehkraftpendeleinrichtung zu schaffen, welche auch bei einer Ausbildung mit Fliehgewichten aus nicht miteinander verbundenen Fliehgewichtelementen eine robuste, ausreichend verschleißfeste, reibungsarme und kostengünstige Lösung darstellt.
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Dabei ist es auch eine Aufgabe, die Fliehgewichtelemente derart zu lagern, dass sie ein im Wesentlichen weitest gehendes oder ständiges aneinander Anliegen der Fliehgewichtelemente zeigen, so dass ein Kontakt der zum Flansch benachbarten Fliehgewichtelemente zum Flansch weitestgehend vermieden werden kann. Dies bewirkt, dass tendenziell weniger störende Reibung gegenüber dem feststehenden Flansch vorliegt. Dadurch soll eine höhere Dämpfungswirkung und eine höhere Lebensdauer erreicht werden.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit zwei beabstandet zueinander angeordneten Flanschen und mit einer Mehrzahl von Fliehgewichten, die axial zwischen den Flanschen angeordnet sind und die mittels Rollenelementen an den beiden Flanschen verlagerbar geführt sind, wobei die Flansche und die Fliehgewichte Führungsbahnen aufweisen, mit welchen die jeweiligen Rollenelemente zusammenwirken, um die Bewegungsbahn der Fliehgewichte zu definieren, die Fliehgewichte weisen eine Mehrzahl von Fliehgewichtelementen auf, die nicht miteinander verbunden, also lose, benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die Führungsbahnen der Fliehgewichte durch Führungsbahnen der Fliehgewichtelemente ausgebildet werden, wobei die Rollenelemente einen mittleren Bereich und zwei axiale Endbereiche aufweisen, der mittlere Bereich in die Führungsbahnen der Fliehgewichtelemente eingreifen und die axialen Endbereiche in die Führungsbahnen der Flansche eingreifen, wobei das Rollenelement im mittleren Bereich einen Kontaktbereich zum Kontakt mit den Führungsbahnen der Fliehgewichtelemente aufweist, der ballige oder konische Bereiche aufweist. Dadurch wird ein Effekt erzielt, dass die lose benachbart zueinander angeordneten Fliehgewichtelemente sich aufeinander zu bewegen, wenn sie aus ihrer mittigen Lage auswandern und sie sich also wieder aneinander annähern und sie sich vorteilhaft wieder mittig zur axialen Richtung des Rollenelements zentrieren.
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Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn die Anzahl der balligen oder konischen Bereiche, die in axialer Richtung nebeneinander im mittleren Bereich angeordnet sind, der Anzahl der Fliehgewichtelemente entspricht. Dann können die balligen oder konischen Bereiche derart ausgebildet und angeordnet werden, dass die Fliehgewichtelemente beim Schrägstellen oder beim Auswandern aus einer Mittellage oder Nominallage hin zu dieser wieder gedrängt werden. So können beispielsweise die bei einer Ansicht rechten Fliehgewichtelemente nach links gedrängt werden und die linken Fliehgewichtelemente nach rechts gedrängt werden, so dass letztendlich die jeweiligen Fliehgewichtelemente hin zur Mitte des Rollenelements gedrängt werden. Damit wird erreicht, dass sich die Fliehgewichtelemente immer wieder an sich anlegen. Damit wird die Reibung der axial äußeren Fliehgewichtelemente an den Flanschen reduziert.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei ballige oder konische Bereiche und zwei Fliehgewichtelemente vorgesehen sind. Dadurch kann eine einfache und sehr wirksame Anordnung geschaffen werden, die einfach zu montieren ist und die aufgrund der oben beschriebenen Tendenz zur Zentrierung nur geringe Reibungsneigung aufzeigt.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn die konischen Bereiche derart ausgebildet sind, dass sie von einer axial mittigen Position nach axial außen mit einem ansteigenden Radius ausgebildet sind. Dadurch wird erreicht, dass die Fliehgewichtelemente um den etwa linienartigen Berührbereich mit dem Rollenelement so verkippt oder beaufschlagt werden, dass sich die Fliehgewichtelemente aneinander anlegen.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es auch vorteilhaft, wenn die balligen Bereiche derart ausgebildet sind, dass sie von einer axial mittigen Position nach axial außen mit einem ansteigenden Radius ausgebildet sind, der vorzugsweise über ein Maximum verläuft und weiter nach axial außen verlaufend wieder abfällt. Auch dadurch wird erreicht, dass die Fliehgewichtelemente um den etwa linienartigen Berührbereich mit dem Rollenelement so verkippt oder beaufschlagt werden, dass sich die Fliehgewichtelemente aneinander anlegen.
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Auch ist es dabei besonders vorteilhaft, wenn das Maximum des balligen Bereichs axial außerhalb des Schwerpunkts des in diesem Bereich angeordneten Fliehgewichtelements angeordnet ist. Dadurch wird die Kippbewegung in die gewünschte Richtung gelenkt.
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Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn bei zwei beabstandet zueinander angeordneten balligen Bereichen die Maxima der balligen Bereiche einen größeren Abstand aufweisen als der Abstand der Schwerpunkte der in diesem Bereich angeordneten Fliehgewichtelemente. So wird erreicht, dass beide Fliehgewichtelemente nach innen beaufschlagt werden, wenn sie schräg stehen oder ausgewandert sind.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn zwischen den beiden balligen Bereichen ein weiterer Bereich und zwischen den beiden Fliehgewichtelementen ein weiteres Fliehgewichtelement angeordnet sind oder dass zwischen den beiden balligen Bereichen kein weiterer Bereich und zwischen den beiden Fliehgewichtelementen kein weiteres Fliehgewichtelement angeordnet sind. Dadurch können unterschiedliche Gestaltungen erreicht werden, je nachdem, wieviel Fliehgewichtelemente vorgesehen sind.
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Weiterhin ist es auch vorteilhaft, wenn die Führungsbahnen der Fliehgewichtelemente in axialer Richtung gerade ausgebildet sind. Damit wird ein eindeutig definierter Anlagebereich zwischen dem jeweiligen Fliehgewichtelement und dem Rollenelement erzeugt.
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Auch vorteilhaft ist es, wenn die Führungsbahnen der Fliehgewichtelemente an einer Seitenkante konisch ausgebildet sind und benachbart dazu insbesondere in axialer Richtung gerade ausgebildet sind.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Schnitts durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung,
- 2 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Schnitts durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung,
- 3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Schnitts durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung,
- 4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Schnitts durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung,
- 5 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Schnitts durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung,
- 6 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Schnitts durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung,
- 7 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Schnitts durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung,
- 8 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Schnitts durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung, und
- 9 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Schnitts durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Schnitts durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung 1 mit zwei beabstandet zueinander angeordneten Flanschen 2. Die beiden Flansche 2 sind radial innen miteinander verbunden ausgebildet, was nur angedeutet ist. Sie werden von einem Antriebselement angetrieben, was nicht zu erkennen ist und sie verdrehen sich um eine Drehachse x-x, die radial innerhalb des gezeigten Ausschnitts liegt.
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Die beiden Flansche 2 nehmen eine Mehrzahl von Fliehgewichten 3 axial zwischen sich auf, die mittels Rollenelementen 4 an den beiden Flanschen 2 verlagerbar geführt sind. Dazu weisen die Flansche 2 und die Fliehgewichte Führungsbahnen 5, 6 auf, in welche die jeweiligen Rollenelemente 4 eingreifen und sich abstützen.
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Die Fliehgewichte 3 weisen eine Mehrzahl von Fliehgewichtelementen 7 auf, die lose und nicht miteinander verbunden benachbart zueinander angeordnet sind. Die Fliehgewichtelemente weisen daher ebenfalls Führungsbahnen 8 auf, die von den Rollenelementen 4 durchgriffen werden, wobei die Führungsbahnen 8 die Führungsbahn 6 bilden.
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Benachbart zu den Flanschen 2 ist an den Seiten der beiden Fliehgewichtelemente 7 ein Gleitelement 9 angeordnet. Dieses Gleitelement 9 ist bevorzugt mit dem jeweiligen Fliehgewichtelement 7 verbunden. Dadurch kann die Reibung zwischen dem Fliehgewichtelement 7 und dem Flansch 2 durch die Anlage des Gleitelements 7 an dem Flansch reduziert werden gegenüber dem direkten Kontakt des Fliehgewichtelements 7 an dem Flansch 2, falls das Fliehgewichtelement 7 bzw. das Fliehgewicht 3 gegenüber den Flanschen verkippt ist.
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Die 1 zeigt beispielhaft ein Fliehgewicht 3, das aus mehreren Fliehgewichtelemente 7 besteht. In der 1 sind zwei solcher Fliehgewichtelemente 7 benachbart zueinander angeordnet gezeigt. Die Gleitelemente 9 sind jeweils an den beiden axialen Außenseiten der Fliehgewichtelemente angebracht.
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Alternativ zu den gezeigten beiden Fliehgewichtelementen 7 können auch mehr als zwei solcher Fliehgewichtelemente 7 vorgesehen sein, wie beispielsweise auch drei, vier oder mehr solcher parallel zueinander angeordneter Fliehgewichtelemente 7. Dabei ist es auch bevorzugt, wenn an den jeweils beiden äußeren Fliehgewichtelementen 7 ein Gleitelement 9 angeordnet oder angebracht ist.
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Alternativ zu der Anordnung der Gleitelemente 9 an den Fliehgewichtelementen 7 der Fliehgewichte 3 können die Gleitelemente 9 aber auch an den Flanschen 2 angeordnet sein, und zwar so, dass sie den Fliehgewichtelementen 7 gegenüber liegen.
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In 1 wird ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel mit zwei Fliehgewichtelementen 7 gezeigt, wobei die beiden Fliehgewichtelemente 7 symbolisch für zumindest zwei Fliehgewichtelemente 7 stehen. Die Fliehgewichtelemente 7 sind nicht miteinander verbunden ausgebildet, sondern lose benachbart zueinander angeordnet.
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Die 1 zeigt auch, dass das gezeigte Rollenelement 4 im mittleren Bereich 11, wo die Fliehgewichtelemente 7 mit dem Rollenelement 4 in Berührung treten bzw. angeordnet sind, mindestens zwei ballige Kontaktbereiche 10 besitzen. Diese balligen Kontaktbereiche 10 weisen einen größeren Durchmesser auf als die Rollenelemente 4 in den axialen Endbereichen 12.
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Die beiden balligen Kontaktbereiche 10, 10 sind dabei derart ausgebildet, dass die Mittelpunkte 13 mindestens der äußeren beiden balligen Rollenbereiche 10, 10 so versetzt gegenüber dem jeweiligen Schwerpunkt 14 des jeweiligen Fliehgewichtelements 7 sind, so dass tendenziell eine Bewegung zum Aufrichten der Fliehgewichtelemente 7 zueinander bewirkt wird. Dies bedeutet, dass die Schwerpunkte 14 der beiden äußeren Fliehgewichtelemente 7 axial zwischen den Mittelpunkten 13 der balligen Rollenbereiche 10 des Rollenelements 4 liegen. Man erkannt in 1, dass die Mittelpunkte 13 jeweils in einer Mittelebene 15 liegen, die durch den maximalen umlaufenden Radius des Rollenbereichs 10 definiert wird.
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Diese Mittelebenen 15 und damit auch die Mittelpunkte 13 liegen axial weiter auseinander als die Schwerpunkte 14 der beiden Fliehgewichtelemente. Dies bedeutet, dass im Idealfall bei gerade Anordnung der Fliehgewichtelemente 7 die Berührung der Fliehgewichtelemente 7 mit dem Rollenelement in der Mittelebene 15 erfolgt.
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Durch die Gestaltung der Balligkeit der Rollenbereiche 10 wird tendenziell eine Bewegung zum Aufrichten der Fliehgewichtelemente 7 zueinander bewirkt. Es kann so die Tendenz der Fliehgewichte 3 zum Anliegen an einem der beiden äußeren Flansche 2 verringert werden, so dass die auftretende störende Reibung reduziert wird.
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Die Rollenelemente 4 sind in ihren axialen Endbereichen 12, die in die Führungsbahnen 5 der Flansche 2 eingreifen, im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet.
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Die Führungsbahnen 6, 8 der Fliehgewichtelemente 7 sind dabei gerade ausgebildet, so dass die Wand der Führungsbahn 6, 8 in axialer Richtung gerade ist und nicht gekrümmt ist. Dies ist gemäß 1 optional auch für die Führungsbahnen 5 der Flansche 2 gültig.
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Die Balligkeit des mittleren Bereichs 11 des Rollenelements 4 ist auch derart ausgebildet, dass der Radius des mittleren Bereichs 11 des Rollenelements 4 in der Mitte des Rollenelements minimal ist und von der Mitte zu den axialen Endbereichen 12 hin ansteigt. Dabei ist der Anstieg des Radius nicht linear, sondern zur Erzeugung der Balligkeit gekrümmt und läuft vorteilhaft über ein Maximum, bevor ein Absatz nach axial außen hin zu den axial äußeren Endbereichen 12 vorliegt.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung gemäß 1, wobei angedeutet ist, dass die beiden Fliehgewichtelemente 7 voneinander beanstandet sind und ein Spalt zwischen ihnen entstanden ist. Aufgrund der Balligkeit des Rollenelements 4 und dem axialen Abstand zwischen dem Berührpunkt 20 zwischen dem Rollenelement am maximalen Radius des Rollenelements 4 und dem Fliehgewichtelement 7 und dem Schwerpunkt 14 des Rollenelements 4 erfährt das jeweilige Fliehgewichtelement 7 ein Drehmoment um den Berührpunkt 20, so dass das in 2 linke Fliehgewichtelement 7 im Gegenuhrzeigersinn verdreht wird und das in 2 rechte Fliehgewichtelement 7 im Uhrzeigersinn verdreht wird. Dies bewirkt, dass sich die beiden Fliehgewichtelemente radial innen berühren, siehe 3 und sich dann vollständig aneinander anlegen, siehe 4.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen balligen Kontur der Rollenelemente 4 und der Schwerpunktlagen der Fliehgewichtelemente 7 zeigen die Fliehgewichtelemente 7 eine Tendenz zum gegenseitigen, aufrechten Anliegen. Gleichzeitig haben die Rollenelemente einen ständigen Kontakt zu einem in axialer Richtung geraden Abschnitt der Führungsbahnen und es sind so vorteilhafte Kontaktverhältnisse möglich, insbesondere mit einer geeigneten Pressung. Prinzipiell lässt sich dieser Effekt auch bei mehr als zwei Fliehgewichtelementen anwenden.
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Die 5 und 6 zeigen alternative Ausgestaltungen, bei welchen die Fliehgewichtselemente 7 randseitig konisch abgeschrägte Bereiche 30, 31 aufweisen. In 5 sind die konischen Bereiche 30 der Führungsbahnen 6, 8 an den aufeinander zu gerichteten Kanten, also auf der Innenseite, ausgebildet. In 6 sind die konischen Bereiche 31 der Führungsbahnen 6, 8 an den voneinander weg gerichteten Kanten, also auf der Außenseite, ausgebildet.
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Der konische Bereich 30, 31 kann beispielsweise durch einen Stanzvorgang als Stanzausbruch erzeugt werden.
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In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem die konischen Bereiche 31 der Führungsbahnen 6, 8 an den voneinander weg gerichteten Kanten, also auf der Außenseite, ausgebildet sind. Auch sind die Rollenelemente 4 gegenüber den zuvor in den anderen Figuren gezeigten Rollenelementen 4 unterschiedlich ausgebildet.
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Die Balligkeit des mittleren Bereichs 11 des Rollenelements 4 ist nicht mehr vorhanden, sondern der mittlere Bereich 11 ist doppelt konisch ausgebildet, so dass der Radius des mittleren Bereichs 11 des Rollenelements 4 in der Mitte des Rollenelements 4 minimal ist und von der Mitte zu den axialen Endbereichen 12 hin linear ansteigt. Anschließend folgt ein Absatz nach axial außen hin zu den axial äußeren Endbereichen 12. Die 7 zeigt also eine erfindungsgemäße Variante, bei welcher die jeweiligen Kontaktbereiche 32 des Rollenelement 4 je einen konischen Verlauf aufweisen und von der Mitte des Rollenelements, in axialer Richtung betrachtet, in Richtung zu den Endbereichen hin beiderseits konisch ansteigen. Die Kontaktbereiche 32 der Rollenelemente 4 sind in diesem Ausführungsbeispiel doppelt konisch, also konkav, geformt. Die 7 zeigt auch, dass die Fliehgewichtelemente optional an ihren Außenseiten konisch abgeschrägt sind, siehe den Bereich 31. Die Tendenz zum Aufrichten der Fliehgewichtelemente 7 bleibt auch bei dieser Variante erhalten.
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Die konische Abschrägung 30, 31 der Führungsbahnen der Fliehgewichtelemente 7 gemäß der 5, 6 oder 7 kann ebenfalls auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, ohne dass dies dort noch einmal explizit erwähnt werden müsste.
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Die 8 und 9 zeigen eine Variante mit einem balligen Verlauf der Kontaktbereiche 32 der Rollenelemente 4, wobei benachbart zu dem mittleren Bereich 11 hin zu dem jeweiligen axialen Endbereich 12 jeweils ein in radialer Richtung vorstehendes Bord 35 vorgesehen ist. In 8 erkennt man, dass die Fliehgewichtelemente 7 mit Abstand zueinander angeordnet sind und in 9 erkennt man, dass die Balligkeit der Kontaktbereiche 32 dazu führt, dass sich die lose zueinander angeordneten Fliehgewichtelemente 7 aneinander anlegen. Die gezeigten Borde 35 dienen der Axialführung des jeweiligen Fliehgewichts.
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Diese in den 8 und 9 gezeigten Borde können grundsätzlich auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, ohne dass dies dort noch einmal explizit erwähnt werden müsste.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 2
- Flansch
- 3
- Fliehgewicht
- 4
- Rollenelement
- 5
- Führungsbahn
- 6
- Führungsbahn
- 7
- Fliehgewichtelement
- 8
- Führungsbahn
- 9
- Gleitelement
- 10
- Kontaktbereich bzw. Rollenbereich
- 11
- mittlerer Bereich
- 12
- axialer Endbereich
- 13
- Mittelpunkte
- 14
- Schwerpunkt
- 15
- Mittelebene
- 20
- Berührpunkt
- 30
- konischer Bereich
- 31
- konischer Bereich
- 32
- Kontaktbereich
- 35
- Bord