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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Ritzelwelle, umfassend wenigstens zwei Schräglager mit jeweils einem Innenring und einem Außenring.
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Hintergrund der Erfindung
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Solche Lageranordnungen respektive Ritzelwellenlagerungen kommen überall dort zum Einsatz, wo Drehbewegungen einer Welle respektive über eine Welle zu übertragende Drehmomente umgelenkt oder verzweigt werden sollen. Ein nicht beschränkendes Beispiel ist die Verzweigung einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs beispielsweise im Bereich der Hinterachse, um die Hinterräder anzutreiben. Die Antriebswelle als Ritzelwelle ist hierbei üblicherweise über zwei Schräglager gelagert. Das an ihr angeordnete Ritzel kämmt mit einem Tellerrad, die wiederum an einer entsprechenden weiterführenden Welle angeordnet ist, um die Drehung respektive das Moment der Antriebswelle weiterzuleiten. Bei dieser Wellenverbindung kann es sich beispielsweise um ein Differentialgetriebe handeln, das der Verzweigung im Bereich der Hinterachse dient. Denkbar ist aber auch eine entsprechende Ritzelverbindung innerhalb eines Torque-Vectoring-Systems, wo im Unterschied zum klassischen Differentialgetriebe, wo die Antriebsmomente immer gleich auf das linke und auf das rechte Rad übertragen werden, die Momente variabel auf die Räder verteilt werden können, um so aktiv den Gierwinkel eines Kraftfahrzeugs oder die Gierwinkelbeschleunigung beeinflussen zu können.
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Zumeist sind die beiden Schräglager von einer Hülse oder einem ähnlichen Bauteil umgriffen, das heißt, die Außenringe sitzen in dieser Hülse respektive dem umgreifenden Bauteil. Da üblicherweise ein entsprechend großes Spiel im Bereich des Sitzes der Außenringe zur Hülse gegeben ist, kommt es bei einer Belastung der Ritzelwelle senkrecht zur Wellenachse, die aufgrund des kämmenden Eingriffs der Ritzelwelle mit der Ritzelscheibe gegeben ist, mitunter zu größeren Verlagerungen der Lagerreihen zueinander. Denn die Schräglager sind zwar axial festgelegt, können sich jedoch radial gesehen relativ zueinander aufgrund der Flächenanlage der jeweiligen Ringstirnflächen zueinander bewegen. Kommt es nun zu einer Querbelastung der Ritzelwelle und damit zu einer Verbiegung, so ist eine radiale Verlagerung respektive Verschiebung der beiden Schräglager relativ zueinander aufgrund des gegebenen Radialspiels möglich, was zu einer Geräuschentwicklung im Bereich der Ritzelwellenverzahnung führen kann.
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Aus
DE 102011003705 A1 ist eine Ritzelwellenlagerung bekannt, umfassend zwei Schräglager mit jeweils einem Innenring und einem Außenring, wobei der eine Außenring als axial länger gezogene Hülse ausgeführt ist, an der eine im Querschnitt rechteckige Ausnehmung vorgesehen ist, in der der Außenring des anderen Schräglagers aufgenommen ist. Da auch in diesem Bereich ein gewisses Radialspiel zwischen dem Außenring des einen Schräglagers und der übergreifenden Außenring-Hülse des anderen Schräglagers gegeben ist, kann es auch hier bei entsprechender Querbelastung der Ritzelwelle und einer leichten Verbiegung zu einer Verlagerung der Lagerreihen kommen.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Lageranordnung für eine Ritzelwelle anzugeben, bei der eine radiale Relativbewegung der Lagerreihen zueinander unterbunden ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß eine Lageranordnung für eine Ritzelwelle vorgesehen, umfassend wenigstens zwei Schräglager mit jeweils einem Innenring und einem Außenring, die sich dadurch auszeichnet, dass jeder Außenring oder jeder Innenring eine konische Zentrierfläche aufweist, über die er an einer konischen Gegenlagerfläche abgestützt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die erfindungsgemäße Lageranordnung zeichnet sich durch eine besondere geometrische Form der Außenringe oder der Innenringe der beiden Schräglager aus. Diese sind nicht, wie im Stand der Technik üblich, mit orthogonal zueinander stehenden Stirnflächen ausgeführt, sondern weisen jeweils wenigstens eine konische Zentrierfläche auf, über die der jeweilige Ring an einer konischen Gegenfläche abgestützt ist. Das heißt, dass aufgrund aufeinander abgestützter Konen an den Ringen respektive den Gegenlagerflächen eine Zentrierungsfunktion gegeben ist. Hieraus ergibt sich im Betrieb der Lagerung eine äußerst stabile Einheit, die radiale Kräfte zwischen den beiden Schräglagern ausgleicht respektive verhindert, das eine radiale Verlagerung eines Schräglagers relativ zum anderen überhaupt eintreten kann, wobei beide Schräglager auch axial gesehen entsprechend in ihre Anlage an die Gegenlagerflächen verspannt sind.
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Nach einer ersten grundlegenden Erfindungsalternative ist erfindungsgemäß eine Lagerhülse vorgesehen, die zwei spiegelbildlich zueinander verlaufende, als Innenkonen ausgeführte Gegenlagerflächen aufweist, an denen jeweils eine Zentrierfläche jeweils eines Außenrings abgestützt ist. Bei dieser Erfindungsausgestaltung sind also die beiden axial verspannten Außenringe mit den Zentrierflächen versehen und an den entsprechenden konischen Gegenlagerflächen der Lagerhülse abgestützt und zentriert.
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Dabei können die als Innenkonen ausgeführte Gegenlagerflächen an der Lagerhülse quasi unmittelbar aneinander anschließen, so dass folglich die beiden Schräglager axial gesehen ebenfalls unmittelbar benachbart zueinander positioniert werden können. Alternativ ist es aber auch denkbar, die beiden Gegenlagerflächen axial über eine Zylinderfläche voneinander zu beabstanden, so dass auch die beiden Schräglager axial voneinander beabstandet sind und folglich axial gesehen auseinandergezogene Lagerstellen gegeben sind. Es ist dann eine ritzelnahe und eine doch deutlich beabstandete, ritzelferne Lagerstelle gegeben.
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Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lageranordnung mit einer Ritzelwelle und der Lagerhülse als vormontierte Baugruppe ausgeführt ist, mithin also als fertige Lagerpatrone realisiert ist. Diese vormontierte Baugruppe ist folglich auf einfache Weise zu verbauen, sie kann als vormontierte Einheit, beispielsweise differentialseitig integriert werden, wozu beispielsweise an der Lagerhülse eine entsprechende Befestigungsgeometrie wie beispielsweise ein Radialflansch vorgesehen ist, um die Lagerhülse an einem Drittgegenstand zu fixieren.
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Eine zweite grundlegende Erfindungsalternative sieht vor, dass die beiden Zentrierflächen ineinander greifen, so dass die eine Zentrierfläche die Gegenlagerfläche für die andere Zentrierfläche bildet. Gemäß dieser Erfindungsausgestaltung stützen sich die beiden mit den Zentrierflächen ausgeführten Ringe – seien es die beiden Außenringe, seien es die beiden Innenringe – gegeneinander ab. Sie sind axial gesehen ineinander gesteckt. Die axial gegeneinander verspannten beiden Ringe bilden auf diese Weise eine zentrierte Einheit, die grundsätzlich die Verlagerung der Schräglager relativ zueinander verhindert.
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Auch bei dieser Erfindungsausgestaltung kann die Lageranordnung mit einer Ritzelwelle und einer Lagerhülse als vormontierte Baugruppe ausgeführt werden. In diesem Fall dient die Lagerhülse letztlich primär der Kapselung respektive der Bildung des Sitzes der Außenringe, sie hat aber keine Zentrierfunktion wie bei der anderen Erfindungsalternative. Gleichwohl lässt sich auch gemäß dieser Erfindungsausbildung eine vormontierte Baugruppe realisieren, die auf einfache Weise verbaut werden kann, insbesondere, wenn auch hier an der Lagerhülse eine entsprechende Befestigungsgeometrie wie ein Radialflansch oder ähnliches zur Befestigung an einen Drittgegenstand vorgesehen ist.
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Um bei Ausbildung der Lageranordnung mit einer Lagerhülse eine axiale Festlegung der Schräglagerkombination zu erreichen ist ferner vorgesehen, an einem Außenring einen Radialbord auszubilden, der als Axialanschlag in eine Radialnut der Lagerhülse eingreift. Die Außenhülse weist einen entsprechenden Radialbund auf, an dem der eine Außenring axial gegengelagert ist. Der andere Außenring, der beispielsweise über die Zentrierfläche am ersten Außenring zentriert ist, weist den Radialflansch auf, der in die Hülsennut eingreift, wo er über einen Sprengring oder ähnliches festgelegt ist. Diese Ausgestaltung ist bei der Ausführung der Lageranordnung mit den direkt aneinander zentrierten Ringen zweckmäßig. Sind die Ringe an der Lagerhülse beziehungsweise den dortigen Gegenlagerflächen zentriert, so kann jeder Außenring einen entsprechenden Radialflansch aufweisen, der in eine entsprechende Hülsennut, die in Verbindung mit einem hülsenseitig befestigten Ring gebildet werden kann, eingreift, wenn nicht die axiale Abstützung über die Innenringe realisiert ist.
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Die Schräglager selbst können als Schrägkugellager oder als Kegelrollenlager ausgeführt sein, wobei entweder zwei Schrägkugellager, zwei Kegelrollenlager oder ein Schrägkugellager und ein Kegelrollenlager verbaut sein können. Die Schräglager können dabei als einreihige oder als mehrreihige Lager ausgeführt sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Lageranordnung einer ersten Ausführungsform mit an einer Lagerhülse zentrierten Außenringen der Schräglager,
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2 eine erfindungsgemäße Lageranordnung einer zweiten Ausführungsform mit aneinander zentrierten Außenringen der Schräglager,
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3 eine erfindungsgemäße Lageranordnung einer dritten Ausführungsform mit aneinander zentrierten Außenringen,
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4 eine Darstellung zweier Schräglager in Form von Kegelrollenlagern mit aneinander zentrierten Außenringen, und
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5 eine Darstellung zweier an einander über ihre Innenringe zentrierter Schräglager in Form von Kegelrollenlagern.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1, die hier als vormontierte Baugruppe 2 ausgeführt ist, umfassend eine Ritzelwelle 3 mit der eigentlichen Welle 4 und daran angeordnetem respektive befestigtem Ritzel- oder Kegelrad 5, das in der Montagestellung mit einem anderen Kegelrad oder dergleichen kämmt.
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Die Lageranordnung 1 umfasst ferner zwei Schräglager 6, 7 die hier beide als Schrägkugellager ausgeführt sind, wobei das Schräglager 6 als zweireihiges Lager und das Schräglager 7 als einreihiges Schräglager ausgeführt ist. Die beiden Lager 6, 7 weisen jeweils einen Innenring 8, 9 auf, die jeweils auf der Welle 4 aufsitzen. Der Innenring 9 ist an einem radialen Abstützflansch 10 der Welle 4 axial gelagert, der Innenring 8 ist über einen Sprengring 11 oder ähnliches, der in eine Nut 12 an der Welle 4 eingreift, oder ähnliche Sicherungsmittel axial fixiert.
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Jedes Schräglager 6, 7 umfasst ferner einen Außenring 13, 14 wobei die jeweiligen Innenringe 8, 9 und Außenringe 13, 14 selbstverständlich entsprechend profiliert sind, um die jeweiligen Laufbahnen für die eine oder die beiden Kugelreihen auszubilden.
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Erfindungsgemäß weist jeder Außenring 13 eine konische Zentrierfläche 15, 16 auf, wobei die Zentrierflächen 15, 16 zueinander gerichtet sind, also quasi spiegelbildlich zueinander verlaufen. Über die beiden Außenringe 13, 14 sind die Schräglager 6, 7 an einer Lagerhülse 17 abgestützt und zentriert. Hierzu weist die Lagerhülse 17 zwei als Innenkonen ausgeführte Gegenlagerflächen 18, 19 auf, wobei natürlich der Konuswinkel der entsprechenden Zentrier- und Gegenlagerflächen 15, 16 beziehungsweise 18, 19 gleich ist. Die Schräglager 6, 7 sind axial über ihre jeweiligen Axialfixierungen mit den Außenringen 13, 14 gegen die Gegenlagerflächen 18, 19 gespannt. Die Gegenlagerflächen 18, 19 sind axial voneinander über eine Zylinderfläche 20 beabstandet, so dass die beiden Schräglager 6, 7 axial voneinander beabstandet sind und folglich mit dem Schräglager 6 eine ritzelferne Lagerstelle und mit dem Schräglager 7 eine ritzelnahe Lagerstelle realisiert ist. An der Lagerhülse 17, die die vormontierte Baugruppe 2 quasi radial nach außen hin abschließt, ist im gezeigten Beispiel eine Befestigungsgeometrie 21, hier ein Befestigungsflansch vorgesehen, über den es möglich ist, die vormontierte Baugruppe an einem Drittgegenstand zu verbauen.
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Über das Zusammenwirken der jeweiligen Zentrierfläche 15 bzw. 16 mit der jeweiligen Gegenlagerfläche 18 bzw. 19 sind die Außenringe 13, 14 und damit die beiden Schräglager 6, 7 in der Lagerhülse 17 zentriert aufgenommen und abgestützt. Es ergibt sich so eine Einheit, die in Folge des Zusammenwirkens der konischen Flächen eine radiale Verlagerung des einen Schräglagers zum anderen Schräglager bei Querbelastung der Ritzelwelle 3 unterbindet. Vielmehr verhält sich die Lageranordnung auch bei Querbelastung quasi als radialsteife Einheit, die etwaige Radialkräfte ausgleicht.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1 einer zweiten Ausführungsform, wiederum als vormontierte Baugruppe 2 ausgeführt. Sie unterscheidet sich im Aufbau zur Ausführung nach 1, für gleiche Bauteile werden jedoch – Entsprechendes gilt auch für die folgenden Figuren – gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Vorgesehen ist wiederum eine Ritzelwelle 3 mit der eigentlichen Welle 4 und dem Ritzel 5, wie auch zwei Schräglager 6, 7 vorgesehen sind, wobei bei dieser Ausgestaltung das Schräglager 6 als einreihiges Schrägkugellager und das Schräglager 7 als zweireihiges Schrägkugellager ausgeführt ist. Jedes Schräglager 6, 7 verfügt wiederum über jeweils einen Innenring 8, 9 wobei hier der Innenring 9 des Schräglagers 7 direkt an dem Anschlagbund des Ritzels 5 axial abgestützt ist. Der Innenring 8 des Schräglagers 6 wiederum ist über eine Wellenmutter 11 oder ähnliches axial fixiert.
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Die Schräglager 6, 7 umfassen ferner ebenfalls zwei Außenringe 13, 14, die wiederum jeweils über eine konische Zentrierfläche 15, 16 verfügen. Diese sind jedoch, anders als in 1, nicht spiegelbildlich zueinander angeordnet respektive ausgeführt, sondern sie ergänzen einander formkomplementär. Das heißt, dass die Außenringe 13 und 14 im Bereich ihrer aneinander angrenzenden Stirnflächen so ausgeführt sind, dass sie formkomplementär ineinander gesteckt werden können. Dies Zentrierflächen 15, 16 liegen also aneinander, die eine Zentrierfläche bildet die Gegenlagerfläche für die andere Zentrierfläche. Die beiden Außenringe 13, 14 verhalten sich folglich, radial gesehen, wie ein einteiliger Außenring.
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Vorgesehen ist wiederum eine Lagerhülse 17, die jedoch lediglich als Sitz für die Außenringe 13, 14 dient, nicht aber irgendeine Zentrierfunktion hat. Sie verfügt ferner über eine Nut 23, in die ein Radialbord 24 des Außenrings 13 eingreift, wo er über einen weiteren Sprengring 25 oder ähnliches axial gesichert respektive fixiert oder verspannt ist. Auch hier ist die Baugruppe 2 folglich als fertig montierte Lagerpatrone ausgeführt.
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In Folge der Zentrierung der Außenringe 13, 14 aneinander, ergibt sich auch hier eine radial gesehen steife Einheit, die sicherstellt, dass etwaige auf die Ritzelwelle wirkende Querkräfte nicht zu einer radialen Verlagerung der Schräglager 6, 7 relativ zueinander führen. Denn jedwede Querbelastung führt in Folge der konischen Zentrierung der Außenringe 13, 14 aneinander zu einer Belastung beider Lager 6, 7, die radial gesehen miteinander gekoppelt sind.
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3 zeigt eine der Ausgestaltung nach 2 vergleichbare Lageranordnung 1, wiederum als vormontierte Baugruppe 2 ausgeführt. Wiederum sind zwei Schräglager 6, 7 vorgesehen, die hier jedoch als zweireihige Schrägkugellager ausgeführt sind, sich jedoch im Aufbau etwas unterscheiden. So entspricht zwar das Schräglager 7 dem Schräglager 7 aus 2. Das Schräglager 6 jedoch verfügt hier über zwei Innenringe 8a, 8b, die axial hintereinander angeordnet sind und wiederum über einen Sprengring 11 oder ähnliches axial fixiert sind. Das Schräglager 6 verfügt nur über einen Außenring 13, der die beiden Kugelreihen führt.
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Der Ausgestaltung nach 2 entsprechend weisen jedoch auch hier beide Außenringe 13, 14 die entsprechenden konischen Zentrierflächen 15, 16 auf, über die sie ineinander gesteckt sind, und über die sie aneinander zentriert sind.
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Die Außenringe 13, 14 sind auch hier von einer Lagerhülse 17 übergriffen, an der der Außenring 14 an einem Radialbund 22 axial aufgelagert ist, während der Außenring 13 wiederum über einen Sprengring 25 oder ähnliches axial fixiert oder verspannt ist. Der Außenring 13 weist hier jedoch keinen Radialbord auf, wie der Außenring 13 gemäß 2.
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4 zeigt schließlich als Prinzipdarstellung eine andersartige Ausgestaltung zwei aneinander zentrierbarer Schräglager 6, 7, wie sie alternativ bei den Ausführungsformen gemäß den 1–3 verbaut werden könnten. Die Schräglager 6, 7 sind hier als Kegelrollenlager in angestellter Form ausgeführt. Sie weisen wiederum jeweils einen Innenring 8, 9 sowie einen Außenring 13, 14 auf, wobei auch hier die beiden Außenringe 13, 14 jeweils eine konische Zentrierfläche 15, 16 aufweisen, mit denen sie aneinander anliegen respektive über diese ineinander gesteckt sind.
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Schließlich zeigt 5 eine diesbezüglich alternative Ausgestaltung zweier Schräglager 6, 7, wiederum in Form zweier Kegelrollenlager. Bei dieser Ausgestaltung sind die beiden Außenringe 13, 14 im Bereich ihrer aneinander angrenzenden Stirnflächen nicht in bestimmter geometrischer Weise ausgeführt respektive mit Zentrierflächen versehen. Vielmehr sind hier die beiden Innenringe 8, 9 mit den entsprechenden Zentrierflächen 15, 16 versehen. Bei dieser Erfindungsausgestaltung werden folglich die Innenringe 8, 9 ineinander gesteckt. Das Funktionsprinzip hinsichtlich der Kompensation respektive des Ausgleichs etwaiger Querkräfte ist jedoch das gleiche wie bei Zentrierung über die Außenringe respektive über eine Lagerhülse. Denn in diesem Fall verhalten sich die beiden ineinander gesteckten Innenringe radial gesehen wie eine Einheit, so dass eine etwaige Querbelastung der Ritzelwelle, auf der die beiden Innenringe 8, 9 sitzen, zu einer simultanen Querbelastung der Innenringe 8, 9 führt, deren radial feste konische Verbindung beide miteinander koppelt. Das heißt, dass auch bei dieser Erfindungsausgestaltung eine radiale Verlagerung des einen Schräglagers zum anderen ausgeschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lageranordnung
- 2
- Baugruppe
- 3
- Ritzelwelle
- 4
- Welle
- 5
- Kegelgrad
- 6
- Schräglager
- 7
- Schräglager
- 8
- Innenring
- 9
- Innenring
- 10
- Abstützflansch
- 11
- Wellenmutter
- 12
- Nut
- 13
- Außenring
- 14
- Außenring
- 15
- Zentrierfläche
- 16
- Zentrierfläche
- 17
- Lagerhülse
- 18
- Gegenlagerfläche
- 19
- Gegenlagerfläche
- 20
- Zylinderfläche
- 21
- Befestigungsgeometrie
- 22
- Radialbund
- 23
- Nut
- 24
- Radialbord
- 25
- Sprengring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011003705 A1 [0004]
