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Einleitung
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Die
Erfindung betrifft eine Vibrationsplatte mit einem plattenförmigen Bodenkontaktelement, das
mittels eines mit dem Bodenkontaktelement verbundenen Schwingungserregers
in Schwingungen versetzbar ist und das eine ebene Kontaktfläche zur Einleitung
von Kräften
in einen zu verdichtenden Untergrund besitzt, und mit einem über elastische
Kopplungselemente mit dem Bodenkontaktelement verbundenen Oberwagen,
der einen Antriebsmotor für den
Schwingungserreger aufweist, wobei der Schwingungserreger über einen
Riementrieb von dem Antriebsmotor antreibbar ist und der Riementrieb
aus zwei Abschnitten besteht, wobei beide von jeweils einem Abschnitt
des Riementriebs definierte Längsachsen
jeweils einen Winkel kleiner als 60°, vorzugsweise kleiner als 45°, mit einer
durch die Kontaktfläche
des Bodenkontaktelements definierten Ebene einschließen und
die zwei Abschnitte jeweils einen eigenständigen Riemen besitzen, wobei
beide Riemen auf eine gemeinsame Welle mit zwei Riemenscheiben oder
eine Doppelriemenscheibe mit zwei Laufrillen für jeweils einen Riemen wirken.
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Vibrationsplatten
als Bodenverdichtungsgeräte
entsprechen schon seit langem dem Stand der Technik. Sie sind in
der Regel aus einem Unterwagen, bestehend aus einem Bodenkontaktelement und
einem mit dem Bodenkontaktelement fest verbundenen Schwingungserreger,
sowie einem Oberwagen, der den Antriebsmotor und die zugehörigen Betriebsmittel
enthält
und an dem die Deichsel zur Steuerung der Vibrationsplatte befestigt
ist, aufgebaut. Um den Oberwagen möglichst ruhig zu halten und
damit den Antriebsmotor vor Schäden
und die die Vibrationsplatte steuernde Bedienperson vor Gesundheitsgefahren
durch die vom Schwingungserreger erzeugten Vibrationen zu bewahren,
wird der Oberwagen möglichst
vom Unterwagen über
Dämpfungselemente
schwingungsmäßig entkoppelt.
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Der
Antrieb des Schwingungserregers erfolgt vom Antriebsmotor aus in
den meisten Ausführungen über einen
Riementrieb, kann aber auch als Kardanwelle oder Kettentrieb ausgeformt
sein. Damit die Vibrationsplatte weiterhin kompakt bleibt und aus Stabilitätsgründen eine
symmetrische Massenverteilung besitzt, wird der Antriebsmotor in
der Regel direkt über
dem Schwingungserreger angeordnet, wodurch der Riementrieb senkrecht
zwischen Antriebsmo tor und Schwingungserreger verläuft, wie
dies zum Beispiel in den Figuren der Druckschrift
DE 8223313 U1 dargestellt
ist. Der Nachteil einer solchen Anordnung des Riementriebes ist
jedoch, dass trotz Dämpfungsmaßnahmen
durch die immer noch auftretende Schwingungen zwischen dem Unterwagen
und dem Oberwagen der Vibrationsplatte der Riemen in Längsrichtung
des Riementriebes einer starken Wechselbeanspruchung von Spannung
und Entspannung unterworfen ist, die im Extremfall bei Prellschlägen Relativbewegungen
zwischen Unter- und Oberwagen von bis zu 30 mm verursachen können. Dies
kann zum einen bei Belastung zu einer hohen Zugspannung auf den
Riemen führen,
zum anderen bei Entlastung zum Durchrutschen des Riemens auf den
Riemenscheiben. In Folge davon unterliegt der Riemen des Riementriebes
einem hohen Verschleiß und
muss entsprechend oft ausgewechselt werden, was neben erhöhten Materialkosten auch
zu kostentreibenden Stillstandzeiten der Vibrationsplatte führt. Auch
kann dadurch das Laufverhalten des Schwingungserregers negativ beeinflusst werden,
so dass unerwünschte
Schwingungsausschläge
auftreten können.
Da sich der Riementrieb nur auf einer Seite der Vibrationsplatte
befindet, werden die Restschwingungen zwischen dem Unter- und dem
Oberwagen auf der Seite des Riementriebes behindert, während sie
auf der dem Riementrieb gegenüberliegenden
Seite der Vibrationsplatte ungehindert auftreten können.
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Um
diese Probleme zu umgehen, sind aus dem Stand der Technik verschiedene
technische Lösungen
bekannt. Zum einen werden Riemenspanner eingesetzt, die jedoch zumeist
konstruktiv aufwendig und dadurch störanfällig sind. Als weitere Lösungsmöglichkeit
wird in der Druckschrift
DE
8307668 U1 eine Keilriemenscheibe vorgeschlagen, die mit
einem zwischen dem Rillenkörper
und dem Wellenkörper
der Keilriemenscheibe befindlichen Dämpfungselement aus elastischem
Material ausgestattet ist. Allerdings wird dadurch nur ein Teil
der Restschwingungen zwischen Unter- und Oberwagen kompensiert, und
eventuelle durch das Dämpfungselement
hervorgerufene Phasenverschiebungen bei den Schwingungsamplituden
können
dazu führen,
dass der Riemen wiederum stark zugbelastet wird, beziehungsweise
es zu den oben erwähnten
Riemenrutschungen kommt.
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Weiterhin
wird in Druckschrift
DE
3206710 A1 eine Vibrationsplatte gezeigt, bei der der Antriebsmotor
und der Schwingungserreger in Längsrichtung der
Vibrationsplatte übereinander
versetzt angeordnet sind und somit die Längsrichtung des Riementriebes
mit dem Bodenkontaktelement einen Winkel bildet. Dadurch wirkt auf
den Riemen nur noch ein Teil der Relativbewegungen zwischen dem
Unter- und dem Oberwagen in Längsrichtung
des Riementriebes. Durch diesen versetzten Aufbau geht jedoch die Kompaktheit
der Vibrationsplatte verloren, was deren Einsatz in beengten Arbeitsbereichen
beeinträchtigt. Zudem
ist ein solcher Aufbau auch nur bei 1-Wellen-Erregern sinnvoll,
da bei diesen der Schwingungserreger für einen gewünschten Vortrieb in der Regel
nicht mittig, sondern im vorderen Teil der Vibrationsplatte untergebracht
ist. Bei Mehrwellen-Erregern wird der Schwingungserreger jedoch
normalerweise auf einer quer zur Längsrichtung der Vibrationsplatte
befindlichen Mittelachse positioniert. Wird hier der Antriebsmotor
nach vorne oder hinten versetzt angebracht, geht nicht nur die Kompaktheit
der Maschine verloren, sondern auch der Schwerpunkt der Vibrationsplatte
wird nach vorn beziehungsweise nach hinten verlagert. Dies erschwert
durch die asymmetrische Massenverteilung und damit zusätzlich auftretende
Kippneigungen sowie wegen der größeren Baumaße deren
Führung.
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Ferner
ist aus der
DE 17 77
294 U ein Rüttelverdichter
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 bekannt, bei dem der Riementrieb aus zwei Abschnitten
besteht, deren Längsachsen
einen Winkel einschließen.
Dabei sind die beiden Drehachsen des ersten Abschnitts fest an den
Oberwagen angeschlossen, so dass eine Längenänderung des ersten Abschnitts
nicht auftreten kann, wodurch die längs des Riemens auftretenden
Kräfte
deutlich reduziert sind. Zwischen dem Oberwagen und dem Bodenkontaktelement
sind Relativbewegungen möglich,
wodurch Längenänderungen
im zweiten Abschnitt auftreten, da sich der Abstand zwischen den
Drehachsen der diesbezüglichen
Riemenscheiben ändert. Diese
Längenänderungen
verursachen wiederum eine zusätzliche
Beanspruchung des zweiten Abschnitts.
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Die
DE 66 10 155 U beschreibt
einen Bodenverdichter, dessen Riementrieb wiederum aus zwei Abschnitten
gebildet wird, deren Längsachsen
einen Winkel einschließen.
Der Oberwagen und das Bodenkontaktelement des Bodenverdichters sind
in einem Schwinglager gelenkig miteinander verbunden, wobei im Abstand
von dem Schwinglager eine die beiden Bauteile koppelnde Feder angeordnet
ist. Diese Ausgestaltung bewirkt zwar, dass in beiden Riementrieben
keine Längenänderungen
auftreten, jedoch können
Oberwagen und Bodenkontaktelement auf diese Weise keine zueinander
parallelen Schwingungsbewegungen ausführen.
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Aufgabe
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend von der
DE 17 77 294 U ,
einen Riementrieb zum Antrieb eines Schwingungserregers einer Vibrationsplatte
so zu konstruieren, dass eine parallele Bewegung von Oberwagen und
Bodenkontaktelement möglich
ist und des weiteren keine Längenänderungen
in den beiden Abschnitten des Riementriebs auftreten.
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Lösung
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die zwei Riemenscheiben oder die Doppelriemenscheibe an zwei Schwenkarmen
drehbar gelagert sind oder ist, von denen einer um eine Drehachse
einer Riemenscheibe des Antriebsmotors und ein anderer um eine Drehachse
einer Riemenscheibe des Schwingungserregers schwenkbar ist, wobei die
Schwenkarme gelenkig um die Drehachse der zwei Riemenscheiben oder
der Doppelriemenscheibe gelagert sind. Sind die beiden Riementriebabschnitte
nicht vertikal zum Bodenkontaktelement angeordnet, sondern bilden
mit der durch das Bodenkontaktelement aufgespannten Ebene einen
Winkel, so sind die Riemendehnungen und damit die Größe der längs des
Riemens auftretenden Kräfte
entsprechend der Größe des Winkels
reduziert. Je kleiner also der Winkel der Riementriebabschnitte
bezüglich der
durch das Bodenkontaktelement definierten Ebene ist, desto geringer
fällt im
Betrieb die Belastung für den
Riemen selbst aus. Dadurch können
die Wartungsintervalle vergrößert und
die Instandhaltungskosten gesenkt werden. Die Zweiteilung des Riementriebes
bewirkt zudem, dass zusätzliche
Möglichkeiten
bezüglich
der Auswahl der Winkelgröße beziehungsweise
der Riemenspannung existieren.
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Durch
die Verwendung von zwei getrennten Riemen, die über eine gemeinsame Welle miteinander
verbunden sind, ergibt sich die Möglichkeit, die zwischen dem
Unter- und dem Oberwagen auftretenden Schwingungen zu kompensieren,
ohne dass die Riemen in Längsrichtung
des Riementriebes von den Schwingungen überhaupt betroffen sind. Wird
die gemeinsame Welle zum Beispiel am Unterwagen oder alternativ
am Oberwagen starr befestigt, so wird einer der Riemen gar nicht
zugbelastet, während
aufgrund der Laufwegverlängerung
seitens dieses ersten Riemens der andere Riemen mit dem Bodenkontaktelement
einen extrem flachen Winkel bilden kann, und so nur eine sehr geringe
Zugbelastung erfährt.
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Durch
die erfindungsgemäße drehbare
Lagerung der zwei Riemenscheiben oder der Doppelriemenscheibe an
zwei Schwenkarmen können
die zwei Riemenscheiben oder die Doppelriemenscheibe gehaltert werden,
ohne am Unter- beziehungsweise Oberwagen direkt befestigt zu sein.
Ist diese Halterung zudem gelenkig ausgestaltet, so werden die zwei
Riemenscheiben oder die Doppelriemenscheibe über die Schwenkarme in Längsrichtung
der beiden Teilriementriebe fixiert, sind aber gleichzeitig durch
ihre Beweglichkeit in Richtung der Relativschwingungen zwischen
dem Unter- und Oberwagen der Vibrationsplatte von diesen Schwingungen
entkoppelt.
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Um
eine möglichst
kompakte Bauform dieses geteilten Riementriebes zu erhalten, ist
in einer speziellen Ausführungsform
vorgesehen, dass mindestens ein Schwenkarm im Bereich der Riemenscheiben
oder der Doppelriemenscheibe eine Kröpfung aufweist. Vorzugsweise
sollen jedoch beide Schwenkarme eine solche Kröpfung aufweisen, so dass sich
die beiden Schwenkarme – in
eine Richtung senkrecht zu der durch die Kontaktfläche des Bodenkontaktelements
definierten Ebene betrachtet – im
Bereich ihrer entgegengesetzt geneigten Kröpfungen kreuzen, wodurch eine
besonders kompakte und stabile Bauform erreicht wird. Da die zwei
Riemenscheiben oder die Doppelriemenscheibe vorzugsweise weder am
Unterwagen noch am Oberwagen befestigt sind, können mit dieser konstruktiven Lösung insbesondere
auch Schwingungen und Stöße, die
seitlich auf den Riementrieb wirken, abgefangen werden.
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Eine
weitere Ausführungsform
sieht vor, dass die Schwenkarme mit jeweils einer Längsnut versehen
sind, die jeweils unter einem Winkel zur Längsachse des zugeordneten Riementriebs
verläuft,
wobei die Drehachse der beiden Riemenscheiben oder der Doppelriemenscheibe
durch den Schnittpunkt der Längsachsen
der Längsnuten
verläuft.
Zudem sollte die Position der Drehachsen der zwei Riemenscheiben
oder der Doppelriemenscheibe in Richtung der Längsachse der Längsnut mittels eines
Gewindebolzens verstellbar sein. Zusammen dient dies der Einstellung
der Riemenspannung und damit einem gleichmäßigem und verschleißoptimierten
Antrieb des Schwingungserregers. Zudem kann hierdurch auch eine
immer mit der Zeit auftretende Riemendehnung ausgeglichen werden,
so dass die Riemen über
einen längeren
Zeitraum benutzt werden können.
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Ausführungsbeispiel
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels
für einen
erfindungsgemäßen Riementrieb
einer Vibrationsplatte dargestellt.
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Es
zeigen:
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1:
einen vertikalen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Vibrationsplatte
mit Sicht auf eine geteilte Halterung für einen Riementrieb,
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2:
eine Seitenansicht der Halterung für den Riementrieb gemäß 1,
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3:
einen Schnitt durch einen oberen, vom Motor kommenden Schwenkarm
der Riementriebhalterung gemäß 2 und
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4:
einen Schnitt durch einen unteren, zum Schwingungserreger führenden
Schwenkarm der Riementriebhalterung gemäß 2.
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In 1 ist
eine Vibrationsplatte 1 mit einem Unterwagen 2 und
einem von dem Unterwagen mittels elastischer Kopplungselemente 4 schwingungsmäßig abgekoppelten
Oberwagen 3 dargestellt. Der Unterwagen 2 besteht
aus einem Bodenkontaktelement 5 und einem darauf fest installierten
Schwingungserreger 6, wobei letzterer über einen Riementrieb von einem
auf dem Oberwagen 3 positionierten Antriebsmotor 7 angetrieben
wird. Die nicht dargestellten Riemen des Riementriebs werden von
einer gelenkig aufgebauten Halterung 8 geführt, die
in 2 gesondert veranschaulicht wird.
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Diese
gelenkige Halterung 8 besteht aus einem oberen Schwenkarm 9 und
einem unterem Schwenkarm 10, die miteinander einen Winkel
bilden, in dessen Scheitel die beiden Schwenkarme 9 und 10 mit
je einem ihrer Enden über
eine Welle 11 gelenkig miteinander verbunden sind (siehe
auch 3 bzw. 4). An den dem Winkelscheitel
entgegengesetzten Enden der Schwenkarme 9 und 10 befinden
sich Aufnahmen 12 und 13 für Riemenscheiben 14 und 15,
und zwar am oberen Schwenkarm 9 eine Aufnahme 12 für eine Riemenscheibe 14,
die über
eine Welle 16 lösbar
mit dem Antriebsmotor 7 verbunden ist, und am unteren Schwenkarm 10 eine
Aufnahme 13 für
eine Riemenscheibe 15, die lösbar mit einer Welle 17 des
Schwingungserregers 6 gekoppelt ist. Die schalen- oder
ringförmigen
Aufnahmen 12, 13 für die Riemenscheiben 14, 15 sind
dabei an ihrem Umfang in sich nicht geschlossen, sondern besitzen
jeweils einen Schlitz 18, der mittels einer Feststellschraube 19 federnd
zusammengezogen werden kann. Durch die damit verbundene Verkleinerung
des jeweiligen Aufnahmeradius' werden
die über
Wälzlager 20 mit
tonnenförmigen
Wälzkörpern gelagerten
Riemenscheiben 14, 15 in den Aufnahmen 12, 13 rotierbar
fixiert. Dies ermöglicht
im Falle der Wartung oder einer Reparatur einen leichten und schnellen
Ausbau und anschließendem
Wiedereinbau der Halterung 8.
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Die
Riemenscheiben 14, 15 für den Antriebsmotor und für den Schwingungserreger
besitzen auf ihrem äußeren Rand
je eine keilförmige
Laufrille 21, in der die beiden Riemen des Riementriebes
geführt werden.
Als Zwischenlager und zur Übertragung
der Motorkraft von einem Riemen auf den anderen dient eine Doppelriemenscheibe 22,
die zwischen den beiden Schwenkarmen 9, 10 auf
der Welle 11 im Scheitel des durch die beiden Schwenkarme 9, 10 gebildeten
Winkels sitzt und auf dieser Welle 11 mittels Zylinderrollenlager 23 gelagert
ist. Auf dem äußerem Rand
dieser Doppelriemenscheibe 22 sind zwei keilförmige Laufrillen 24 nebeneinander
angebracht, von denen je eine mit einer der Laufrillen 21 fluchtet,
die sich auf dem äußeren Rand
der beiden Riemenscheiben 14, 15 für den Antriebsmotor 7 beziehungsweise für den Schwingungserreger 6 befinden.
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Für eine möglichst
schmale und kompakte Bauform der Halterung 8 besitzen der
obere Schwenkarm 9 und der untere Schwenkarm 10 jeweils
auf circa der halben Armlänge
eine Kröpfung 25,
die so verläuft,
dass sich – von
einer Position oberhalb der Halterung aus betrachtet – die beiden
Schwenkarme 9, 10 im Bereich dieser Kröpfungen 25 kreuzen.
Diese Kröpfungen 25 bewirken
zudem eine seitliche Versteifung der Halterung 8, so dass
Verformungen in Richtungen senkrecht zu der durch die beiden Schwenkarme 9, 10 aufgespannten
Ebene vermieden werden können.
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Die
Schwenkarme 9, 10 besitzen an ihren Enden im Bereich
der Doppelriemenscheibe 22 jeweils eine Längsnut 26,
deren Längsachsen
sich in der Drehachse der Welle 11 der Doppelriemenscheibe 22 kreuzen,
und in denen die Welle 11 der Doppelriemenscheibe 22 drehbar
gelagert ist. Die drehbare Lagerung gewährleistet, dass sich die Schwenkarme 9, 10 an
dieser Stelle zueinander und um die Drehachse der Doppelriemenscheibe 22 herum
gelenkig bewegen können.
Dabei sind die Längsachsen
der Längsnuten 26 zudem
so angeordnet, dass sie zueinander einen Winkel bilden, der genauso
groß ist, wie
der Winkel zwischen den beiden Schwenkarmen 9, 10,
und dass die Winkelhalbierende des Winkels zwischen den Längsachsen
der Längsnuten 26 auf der
Längsachse
des oberen Schwenkarms 9 zu liegen kommt.
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Längs der
Längsachsen
der Längsnuten 26 sind
aus Richtung der Schwenkarme 9, 10 kommend Gewindebolzen 27 angebracht,
die mit ihren Stirnseiten auf die Welle 11 der Doppelriemenscheibe 22 einwirken.
Damit kann die Welle 11 der Doppelriemenscheibe 22 entlang
der Längsachse
der Längsnuten 26 verschoben
werden, was zum einen ein Ausrichten der Doppelriemenscheibe 22 in
der Art und Weise erlaubt, dass die Laufrillen 24 der Doppelriemenscheibe 22 exakt
mit den Laufrillen 21 der Riemenscheiben 14, 15 des
Antriebsmotors 7 und des Schwingungserregers 6 fluchten,
zum anderen es aber auch gestattet, die Riemen fortwährend unter Spannung
zu halten und eventuelle, mit der Zeit auftretende Längsdehnungen
der Riemen auszugleichen. Sollten Wartungsarbeiten oder Reparaturen anstehen,
so kann mittels dieser Gewindebolzen 27 die Spannung von
den Riemen genommen und diese dann entfernt werden.
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Im
Vergleich mit aus dem Stand der Technik her bekannten Riementrieben
bietet ein wie oben beschriebener, geteilter, gelenkiger Riementrieb
den Vorteil, dass die trotz der elastischen Kopplungselemente 4 immer
noch vorhandenen Restschwingungen zwischen dem Unterwagen 2 und
dem Oberwagen 3 einer Vibrationsplatte 1 oder
auftretende Prellschläge
nicht mehr auf den Riemen des Riementriebes übertragen werden. Durch die
damit erhöhte
Lebensdauer des Riemens werden nicht nur Wartungs- und Reparaturkosten
vermindert, sondern auch die damit verbundenen kostentreibenden
Stillstandzeiten der Vibrationsplatte 1 gesenkt.
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- 1
- Vibrationsplatte
- 2
- Unterwagen
- 3
- Oberwagen
- 4
- Kopplungselement
- 5
- Bodenkontaktelement
- 6
- Schwingungserreger
- 7
- Antriebsmotor
- 8
- Halterung
- 9
- Schwenkarm
- 10
- Schwenkarm
- 11
- Welle
- 12
- Aufnahme
- 13
- Aufnahme
- 14
- Riemenscheibe
- 15
- Riemenscheibe
- 16
- Welle
- 17
- Welle
- 18
- Schlitz
- 19
- Feststellschraube
- 20
- Wälzlager
- 21
- Laufrille
- 22
- Doppelriemenscheibe
- 23
- Zylinderrollenlager
- 24
- Laufrille
- 25
- Kröpfung
- 26
- Längsnut
- 27
- Gewindebolzen