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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugrad umfassend eine Radscheibe
mit einer Mittenöffnung
sowie um die Mittenöffnung
angeordnete Anlageflächen, über die
das Fahrzeugrad gegen eine Gegenfläche verspannbar ist.
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Derartige
Fahrzeugräder
stützen
sich in ihrem fertig montierten Zustand mit den Anlageflächen an
einer Radnabe, einer Bremstrommel oder einer Bremsscheibe ab, die
im folgenden verallgemeinert auch als "Radflansch" bezeichnet werden. Dazu sind im Bereich
eines Lochkreises von Befestigungsöffnungen in der Regel eine
radial weiter innenliegende und eine radial weiter außenliegende
ringförmige
Anlagefläche
vorgesehen. Bei allen bekannten Fahrzeugrädern dieser Bauart sind die
Anlageflächen derart
ausgebildet, dass im unverspannten Zustand die radial innenliegende
Anlagefläche
gegenüber
der radial außenliegenden
Anlagefläche
etwas zurücktritt.
Durch diesen Versatz, der üblicherweise
in der Größenordnung
von 0,1 bis 0,2 mm liegt, wird bei der Montage zunächst eine
definierte Anlage über
die radial außenliegende
Anlagefläche
erzielt. Die radial innenliegende Anlagefläche gelangt hingegen erst beim
Spannen der Radschrauben bzw. der Radmuttern in Anlage gegen den
Radflansch, wobei der entsprechende Abschnitt der Radscheibe etwas
einfedert. Im montierten Zustand liegt folglich im Bereich der radial
außenliegenden
Anlagefläche
eine stärkere
Verspannung vor, wodurch die im Betrieb auftretenden Seitenkräfte im wesentlichen über die
radial außenliegende
Anlagefläche übertragen
werden.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugrad
zu schaffen, das einen verbesserten Festsitz der Radschrauben ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Fahrzeugrad nach Patentanspruch 1 gelöst. Das
erfindungsgemäße Fahrzeugrad
umfasst eine Radscheibe mit einer Mittenöffnung sowie um die Mittenöffnung angeordneten
Anlageflächen, über die
das Fahrzeugrad gegen eine Gegenfläche verspannbar ist, und zeichnet sich
dadurch aus, dass auf mindestens einem Kreis um den Mittelpunkt
der Mittenöffnung
erste und zweite Anlageflächen
vorgesehen sind, von denen die ersten Anlageflächen axial weiter vorstehen
als die zweiten Anlageflächen.
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Es
hat sich gezeigt, dass sich mit dieser überraschend einfachen Maßnahme,
die eine Abkehr von der im Stand der Technik vorherrschenden Konfiguration
bedeutet, ein deutlich verbessertes Festsitzverhalten des Rads erzielt
wird, da hierdurch die Flächenpressung
gleichmäßiger über die
Radscheibe verteilt werden kann. Insbesondere liegt die resultierende
Kraft unter Seitenkrafteinfluss auf einem kleineren Durchmesser
zur Radachse, als beim Stand der Technik. Gleichwohl bleibt das
Fahrzeugrad gut montierbar.
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Bei
der Montage des Rades gelangen zunächst die axial weiter vorstehenden
ersten Anlageflächen
in Kontakt mit dem Radflansch. Durch ein Anziehen der Radschrauben
bzw. der Radmuttern legen sich nach einer entsprechenden elastischen
Verformung der Radscheibe auch die zweiten Anlageflächen an
den Radflansch an, so dass im fertigmontierten Zustand das Fahrzeugrad über die
ersten und zweiten Anlageflächen
gegen den Radflansch verspannt ist.
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Im
Vergleich zu herkömmlichen
Stahlstrukturrädern
lässt sich
durch das verbesserte Festsitzverhalten das Fahrzeugrad aus dünneren Blechen herstellen,
woraus ferner ein Gewichts- und Kostenvorteil resultiert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Radscheibe mehrere,
auf einem Lochkreis angeordnete Befestigungsöffnungen auf, so dass sich
die Spannkraft gleichmäßig über die
Radscheibe verteilen lässt.
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Vorzugsweise
liegt der Lochkreis zwischen zwei Kreisen, die jeweils erste und
zweite Anlageflächen
schneiden, wobei die ersten Anlageflächen axial weiter vorstehen
als die zweiten Anlageflächen. Hierdurch
wird bei der Montage eine stabile Abstützung des Fahrzeugrads gewährleistet
und gleichzeitig ein weitestgehend querkraftfreies Verspannen ermöglicht.
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Alternativ
oder ergänzend
kann auch vorgesehen werden, dass der Lochkreis erste, axial weiter vorstehenden
Anlageflächen
und zweite, zurückgesetzte
Anlageflächen
schneidet. Auch hierdurch wird vermieden, dass sich das Rad während der
Montage am Fahrzeug durch das Anziehen der Radschrauben bzw. -muttern
asymmetrisch verschiebt oder die Radnabe durch eine einseitige Querkraft
belastet wird.
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Die
ersten und zweiten Anlageflächen
können
als voneinander getrennte Flächenbereiche
an der Radscheibe angeordnet werden. Weiterhin ist es möglich, dass
eine erste Anlagefläche
und eine zweite Anlagefläche
aneinander angrenzen, wobei zwischen beiden eine Stufe ausgebildet
ist.
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Zur
Vermeidung von Spannungsspitzen kann im Stoßbereich zwischen einer ersten
Anlagefläche
und einer zweiten Anlagefläche
zusätzlich eine
Nut ausgebildet werden. Dies gewährleistet
eine planparallele Lage der Anlageflächen und damit eine gleichmäßige Anlage
am Radflansch.
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Weiterhin
ist es möglich,
eine erste Anlagefläche
und eine zweite Anlagefläche
in eine schräge Fläche zu integrieren,
so dass beide stufenlos ineinander übergehen.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltungsform sind eine erste Anlagefläche und
eine zweite Anlagefläche
durch eine Befestigungsöffnung
voneinander getrennt.
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Dabei
können
die Anlageflächen
oder Teilflächen
derselben konzentrisch um die jeweils nächstliegende Befestigungsöffnung herum
angeordnet werden.
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Ferner
ist es möglich,
die Anlageflächen
oder Teilflächen
derselben konzentrisch um den Mittelpunkt der Mittenöffnung herum
anzuordnen.
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Die
erfindungsgemäße Konfiguration
eignet sich insbesondere für
Stahlräder,
die aufgrund des verbesserten Festsitzverhaltens mit dünnerer Wanddicke
hergestellt werden können.
Vorzugsweise wird die Radscheibe aus Stahlblech gefertigt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in:
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1 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe eines Fahrzeugrads
nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine
Schnittansicht im Bereich einer Befestigungsöffnung der Radscheibe aus 1 entlang
der Linie II-II in vergrößerter Darstellung,
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3 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe nach einem zweiten
Ausführungsbeispiel,
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4 einen
Schnitt entlang der Linie IV-IV in 3 in vergrößerter Darstellung,
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5 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe nach einem dritten
Ausführungsbeispiel,
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6 einen
Schnitt entlang der Linie VI-VI in 5 in vergrößerter Darstellung,
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7 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe nach einem vierten
Ausführungsbeispiel,
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8 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe nach einem fünften Ausführungsbeispiel,
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9 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe nach einem sechsten
Ausführungsbeispiel,
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10 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe nach einem siebten
Ausführungsbeispiel,
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11 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe nach einem achten
Ausführungsbeispiel,
und in
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12 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe nach einem neunten
Ausführungsbeispiel.
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Das
erste Ausführungsbeispiel
zeigt ein Fahrzeugrad, dessen Radscheibe 1 aus Stahlblech hergestellt
ist. An der Radscheibe 1 sind mehrere Befestigungsöffnungen 2 vorgesehen, über die
das Fahrzeugrad am Fahrzeug montiert wird. Die Befestigungsöffnungen 2 sind
dabei in Umfangsrichtung gleichbeabstandet auf einem Lochkreis mit
dem Durchmesser DLK angeordnet.
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Im
Bereich der Befestigungsöffnungen 2 ist jeweils
ein kreisförmiges
Versenk 3 ausgebildet, das an seiner vom Fahrzeuge wegweisenden
Außenseite eine
vorstehende Kalotte 4 für
eine Radschraube ausbildet. Das Versenk 3 weist bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
im wesentlichen die gleiche Wanddicke wie die restliche Radscheibe 1 auf.
Es ist jedoch auch möglich,
durch eine Materialstauchung zumindest im Bereich des Versenks 3 eine
erhöhte Wanddicke
vorzusehen.
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Weiterhin
weist die Radscheibe 1 eine Mittenöffnung 5 auf, über die
das Rad auf einer Nabe, einem Bremsscheibentopf oder einer Bremstrommel zentriert
wird. Der Randbereich 6 der Mittenöffnung 5 kann zur
Außenseite
der Radscheibe 1 hin umgebogen sein, wobei die Endkante
des umgebogenen Rands etwa auf oder etwas über dem Niveau der Außenkanten
der Kalotten 4 liegt.
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An
der Radscheibe 1 können
weiterhin mehrere Belüftungsöffnungen 7 vorgesehen
sein, die jeweils durch Speichen bzw. Speichenanordnungen 8 voneinander
getrennt sind. Die Anzahl der Speichenanordnungen 8 entspricht
der Anzahl der Befestigungsöffnungen 2,
wobei letztere jeweils im Wurzelbereich der Speichenanordnungen 8 angeordnet sind.
Dies ist für
den Kraftfluss im Fahrzeugrad besonders vorteilhaft. Jedoch kann
auch ein anderes Radscheibendesign zum Einsatz kommen, das sich von
dem Ausführungsbeispiel
im Hinblick auf die Belüftungsöffnungen 7 und
die Speichenanordnungen 8 unterscheidet.
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In
jedem Fall weist jedoch die Radscheibe 1 an ihrer Innenseite
mehrere Anlageflächen
auf, über die
sich das Fahrzeugrad im montierten Zustand an einer planen Gegenfläche z.B.
einer Radnabe, eines Bremsscheibentopf oder einer Bremstrommel abstützt.
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Erfindungsgemäß wird zwischen
ersten Anlageflächen 9 und
zweiten Anlageflächen 10 unterschieden,
wobei die ersten Anlageflächen 9 axial
weiter vorstehen als die zweiten Anlageflächen 10, wie dies
in 2 durch das Maß s angedeutet ist. Dies hat
zur Folge, dass bei der Montage des Fahrzeugrads die Abstützung zunächst allein
durch die ersten Anlageflächen 9 erfolgt.
Beim Spannen der Radschrauben bzw. Radmuttern werden dann die zweiten
Anlageflächen 10 gegen
die entsprechende Gegenfläche
gezogen, so dass im fertigmontierten Zustand das Fahrzeugrad sowohl über die
ersten Anlageflächen 9 als
auch über
die zweiten Anlageflächen 10 verspannt
ist. Da die ersten Anlageflächen 9 zunächst weiter
vorstehen, ergibt sich an diesen im verspannten Zustand eine höhere Spannkraft
als an den zweiten Anlageflächen 10.
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Da
die ersten Anlageflächen 9 sowohl
Flächenabschnitte
innerhalb des Lochkreisdurchmessers DLK als
auch außerhalb
des Lochkreisdurchmessers DLK aufweisen,
wird die Spannkraft gleichmäßig um die
Befestigungsöffnungen 2 auf
Bereiche innerhalb und außerhalb
des Lochkreisdurchmessers DLK verteilt.
Im Vergleich zu herkömmlichen
Fahrzeugrädern,
bei denen eine radial außenliegende
Anlagefläche
gegenüber
einer radial weiter innenliegenden Anlagefläche weiter vorsteht, ergibt
sich ein resultierender Kraftangriff, der in Bezug auf die Radachse auf
einem kleineren Durchmesser liegt, als beim Stand der Technik.
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
nach 1 ist entsprechend vorgesehen, dass der Lochkreis
DLK zwischen zwei zur Radmitte M konzentrischen
Kreisen DA und DI liegt,
die jeweils die ersten und zweiten Anlageflächen 9 bzw. 10 schneiden.
Die ersten und zweiten Anlageflächen 9 und 10 sind
hier jeweils als Bogensegmente 11 bzw. 12 um die
jeweils nächstliegende
Befestigungsöffnung 2 ausgeführt. Die
einzelnen Segmente können
insbesondere konzentrisch um die jeweils zugehörige Befestigungsöffnung 2 verlaufen.
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Durch
die Ausgestaltung der ersten und zweiten Anlageflächen 9 und 10 in
Form von Bogensegmenten 11 bzw. 12 schneidet der
Lochkreis DLK sowohl die ersten Anlageflächen 9 wie
auch die zweiten Anlageflächen 10,
die jeweils durch die zugehörige,
in Umfangsrichtung dazwischenliegende Befestigungsöffnung 2 voneinander
getrennt werden.
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Wie
bereits oben angedeutet, kann die Radscheibe aus Stahlblech hergestellt
werden. Dabei können
die Anlageflächen 9 und 10 umformtechnisch ausgeprägt werden,
so dass eine spannende Nachbearbeitung nicht erforderlich ist. Der
in 2 dargestellte axiale Versatz s liegt in der Größenordnung von
0,1 bis 0,8 mm.
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Von
dem in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind zahlreiche Abwandlungen möglich.
Im folgenden sollen lediglich einige Abwandlungen beispielhaft anhand
der weiteren 3 bis 12 erläutert werden,
wobei gleichartige Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen
versehen sind und sich die Erläuterungen
auf die Unterschiede beschränken.
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Bei
dem in den 3 und 4 dargestellten
zweiten Ausführungsbeispiel
sind die ersten und zweiten Anlageflächen 9 und 10 an
Bogensegmenten 13 und 14 ausgebildet, die um die
Radmitte M verlaufen. In 3 sind mehrere, in Umfangsrichtung
gleichbeabstandete äußere Bogensegmente 13 zu
erkennen, die auf einem Kreis DA außerhalb
des Lochkreisdurchmessers DLK liegen und
vorzugsweise konzentrisch zur Radmitte M verlaufen. Ein Schnitt
in Umfangsrichtung durch ein solches Bogensegment 13 ist
in 4 dargestellt. Jedes Bogensegment 13 weist
eine axial weiter vorstehende, erste Anlagefläche 9 sowie eine zurückgesetzte,
zweite Anlagefläche 10 auf.
Die beiden Anlageflächen 9 und 10 sind durch
eine Nut 15 voneinander getrennt, die gewährleistet,
dass sich die Anlageflächen 9 und 10 beim Verspannen
gut anlegen und Zwängungen
im Übergangsbereich
zwischen den stufenförmig
abgesetzten, ansonsten im wesentlichen parallelen Anlageflächen 9 und 10 vermieden
werden.
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Die
radial weiter innenliegenden Bogensegmente 14 sind auf
einem Kreis DI innerhalb des Lochkreisdurchmessers
DLK angeordnet und den äußeren Bogensegmenten 13 nachgebildet,
so dass auch die radial innenliegenden Bogensegmente 14 jeweils durch
eine Nut 16 getrennte erste und zweite Anlageflächen 9 und 10 aufweisen.
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Die 5 und 6 zeigen
ein drittes Ausführungsbeispiel,
das sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel
nach den 3 und 4 primär durch
die Ausgestaltung der ersten und zweiten Anlageflächen 9 und 10 entlang
entsprechender Bogensegmente 17 und 18 um die
Radmitte M unterscheidet. Diese Bogensegmente 17 und 18 liegen
wiederum auf Kreisen DA und DI außerhalb
und innerhalb des Lochkreisdurchmessers DLK.
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Wie 6 entnommen
werden kann, sind bei diesem Ausführungsbeispiel die erste und
zweite Anlagefläche 9 und 10 an
dem äußeren Bogensegment 17 wie
auch an dem radial weiter innenliegenden Bogensegment 18 durch
eine im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Schrägfläche 19 gebildet,
die gegenüber
der Haupterstreckungsebene der Radscheibe 1 um einen Winkel α geneigt
ist. Die erste und zweite Anlagefläche 9 und 10 gehen
so gewissermaßen
stufenlos ineinander über.
Im fertigmontierten Zustand liegen dann die Bogensegmente 17 und 18 jeweils
vollflächig
an einer entsprechenden Gegenfläche
an.
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Weiterhin
unterscheidet sich das dritte Ausführungsbeispiel von dem zweiten
Ausführungsbeispiel
dadurch, dass die Bogensegmente 17 und 18 sich
jeweils in voneinander beabstandeten Kreissektoren befinden, die
jeweils eine Befestigungsöffnung 2 enthalten,
während
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
die Bogensegmente 13 und 14 in Kreissektoren angeordnet
sind, welche jeweils zwischen Befestigungsöffnungen 2 enthaltenden
Kreissektoren liegen. Jedoch kann die Ausdehnung der Bogensegmente 13 und 14 bzw. 17 und 18 Umfangsrichtung verhältnismäßig frei
gestaltet werden.
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Die
vorstehend erläuterten
Prinzipien in Bezug auf die Bereitstellung axial weiter vorstehender erster
Anlageflächen 9 und
zurücktretender
zweiter Anlageflächen 10 kann
mit unterschiedlichen Formgebungen für die Anlageflächen kombiniert
werden.
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So
zeigen die 7 und 8 beispielhaft weitere
Anordnungsmuster für
konzentrisch um die Radmitte M angeordnete Bogensegmente 20 bis 23, die
jeweils auf Kreisen DA und DI außerhalb
und innerhalb des Lochkreisdurchmessers DLK angeordnet sind.
Während
die äußeren Bogensegmente 20 in 7 in
Radialrichtung betrachtet neben der jeweiligen Befestigungsöffnung 2 liegen,
verlaufen die radial weiter innenliegenden Bogensegmente 21 jeweils zwischen
zwei benachbarten Befestigungsöffnungen 2.
In 8 ist die Anordnung der äußeren und inneren Bogensegmente 22 und 23 umgekehrt.
Die einzelnen Bogensegmente können
dabei wie in den 4 und 6 dargestellt
ausgeführt
werden. Hierbei ist es prinzipiell möglich, für einzelne Bogensegmente an
einer Radscheibe 1 einen Verlauf entsprechend 4 und
andere Bogensegmente an der gleichen Radscheibe 1 einen
Verlauf entsprechend 6 vorzusehen. Beispielhaft sind
in den dargestellten Ausführungsbeispielen
in 7 jeweils durch eine Nut 15 bzw. 16 getrennte
erste und zweite Anlageflächen 9 und 10 gezeigt,
wohingegen in 8 an sämtlichen Bogensegmenten 22 und 23 erste
und zweite Anlageflächen 9 und 10 über Schrägflächen 19 realisiert
werden.
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Die 9 und 10 zeigen
die Möglichkeit,
jeweils geschlossene Anlageflächen
um die einzelnen Befestigungsöffnungen 2 anzuordnen.
Dabei kann ein Teilabschnitt 24 auf den Mittelpunkt der
Befestigungsöffnung 2 und
ein weiterer Teilabschnitt 25 auf den Mittelpunkt M der
Radscheibe 1 zentriert sein. Bei dem in 9 gezeigten
Ausführungsbeispiel
umschließt
der außenliegende
Teilabschnitt 24 die Befestigungsöffnung 2 in einem
Winkelbereich von etwa 230° bis
300° ein.
Auch hier ist es möglich, einen
stufenförmigen
Versatz s zwischen einer ersten Anlagefläche 9 und einer zweiten
Anlagefläche 10 vorzusehen
und beide Anlageflächen 9 und 10 gegebenenfalls
durch Nuten 15 und 16 zu trennen. Vorzugsweise
werden die Nuten auf einer Linie angeordnet, die durch die Radmitte
M sowie die Mitte der zugehörigen
Befestigungsöffnung 2 verläuft. Jedoch können auch
an einer geschlossenen Anlagefläche durch
eine Schrägstellung
in Umfangsrichtung erste und zweite Anlageflächen 9 und 10 analog 6 realisiert
werden, wie dies in 10 angedeutet ist. In diesem
Fall ist vorgesehen, dass auf Kreisen DA und DI außerhalb
und innerhalb des Lochkreisdurchmessers DLK die
geschlossene Anlagefläche
jeweils axial weiter vorstehende erste Anlageflächen 9 und axial zurückgesetzte
zweite Anlageflächen 10 ausbildet.
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Ferner
können,
wie in den 11 und 12 dargestellt,
geschlossene Anlageflächen
in Umfangsrichtung zwischen den Befestigungsöffnungen 2 vorgesehen
werden. Diese umfassen beispielsweise zwei zu dem Mittelpunkt M
der Radscheibe 1 konzentrische Teilabschnitte 27 und 28,
die an ihren Enden durch Bogensegmente 29 und 30 verbunden
sind, welche bogenförmig
um die jeweils nächstliegende
Befestigungsöffnung 2 verlaufen. Auch
hier kann entsprechend den 10 und 11 an
den geschlossenen Anlageflächen
sowohl in Bereichen außerhalb
und innerhalb des Lochkreisdurchmessers DLK jeweils
eine axial weiter vorstehende erste Anlagefläche 9 und eine axial
zurückgesetzte
zweite Anlagefläche 10 gemäß den 4 und 6 realisiert
werden.
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Die
vorstehend beschriebenen Fahrzeugräder ermöglichen aufgrund der axial
weiter vorstehenden ersten Anlagefläche einen verbesserten Kraftfluss
bei der Übertragung
von Seitenkräften
und ermöglichen
dadurch ein besseres Radfestsitzverhalten bzw. einen verbesserten
Festsitz der Radschrauben. Hierdurch lassen sich Stahlstrukturräder zumindest
im Bereich der Radscheibe mit geringeren Blechdicken realisieren,
woraus ein Gewichts- und Kostenvorteil resultiert.
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Zudem
bleibt ein gutes Montageverhalten gewährleistet, da sich die erste
Anlagefläche über den
Lochkreisdurchmesser hinaus erstrecken kann und damit beim Ansetzen
des Rades eine breite Abstützbasis
gegen ein Verkippen bietet.
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Die
Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Sie ist
jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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- 1
- Radscheibe
- 2
- Befestigungsöffnung
- 3
- Versenk
- 4
- Kalotte
- 5
- Mittenöffnung
- 6
- Randbereich
- 7
- Belüftungsöffnung
- 8
- Speichenanordnung
- 9
- erste
Anlagefläche
- 10
- zweite
Anlagefläche
- 11
- Bogensegment
- 12
- Bogensegment
- 13
- äußeres Bogensegment
- 14
- radial
weiter innenliegendes Bogensegment
- 15
- Nut
- 16
- Nut
- 17
- äußeres Bogensegment
- 18
- radial
weiter innenliegendes Bogensegment
- 19
- Schrägfläche
- 20
- äußeres Bogensegment
- 21
- radial
weiter innenliegendes Bogensegment
- 22
- äußeres Bogensegment
- 23
- radial
weiter innenliegendes Bogensegment
- 24
- Teilabschnitt
- 25
- Teilabschnitt
- 27
- Teilabschnitt
- 28
- Teilabschnitt
- 29
- Teilabschnitt
- 30
- Teilabschnitt
- DA
- Kreis
außerhalb
des Lochkreisdurchmessers
- DI
- Kreis
innerhalb des Lochkreisdurchmessers
- DLK
- Lochkreis
- M
- Radmitte
- s
- Versatz
- α
- Anstellwinkel