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Die
Erfindung betrifft eine Lageranordnung. Insbesondere betrifft die
Erfindung eine Radlageranordnung.
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Radlageranordnungen
sind in vielfältiger Ausführung bekannt.
Beispielsweise ist aus der
JP 2006137248 A eine Radlageranordnung bekannt,
die Kegelrollen in zweireihiger Anordnung als Wälzkörper aufweist. Weiterhin weist
die Radlageranordnung eine Traghülse
mit einem Befestigungsflansch auf. Die Traghülse dient gleichzeitig als
innere Laufbahn für
eine der beiden Wälzkörperreihen.
Im Übergangsbereich
zwischen der Traghülse
und dem Befestigungsflansch sind nebeneinander ein ringförmig umlaufender
Haltebord mit einer axialen Anlauffläche für die benachbarte Wälzkörperreihe
und eine ringförmig umlaufende
Vertiefung ausgebildet. Die Vertiefung dient insbesondere als Schmiermittelreservoir.
Die axiale Anlauffläche
ist bezogen auf die Achse der Radlageranordnung radial innerhalb
der Mittelpunkte der großen
axialen Endflächen
der Wälzkörper ausgebildet.
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Bei
Radlageranordnungen kann es im Bereich des herstellungsbedingten
Einstichs zwischen dem Haltebord und der inneren Laufbahn zu Spannungskonzentrationen
und einem daraus resultierenden erhöhten Risiko einer Schädigung der
Radlageranordnung kommen.
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, bei einer Lageranordnung,
die eine axiale Anlauffläche für Wälzkörper aufweist,
eine hohe Lebensdauer zu erreichen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Lageranordnung mit der Merkmalskombination
des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Lageranordnung weist
eine erste Lagereinheit und eine zweite Lagereinheit auf. Die erste
Lagereinheit und die zweite Lagereinheit weisen eine gemeinsame
Rotationsachse auf und sind bezogen auf die gemeinsame Rotationsachse
axial nebeneinander angeordnet. Die erste Lagereinheit weist eine
erste innere Laufbahn, eine erste äußere Laufbahn, eine drehfest
mit der ersten inneren Laufbahn ausgebildete erste Anlauffläche und erste
Wälzkörper auf.
Die ersten Wälzkörper sind
als Kegelrollen ausgebildet und weisen jeweils eine erste große axiale
Endfläche
und eine erste kleine axiale Endfläche auf. Die ersten Wälzkörper rollen
radial zwischen der ersten inneren Laufbahn und der ersten äußeren Laufbahn
ab und laufen mit ihren ersten großen axialen Endflächen axial
an der ersten Anlauffläche
an. Die zweite Lagereinheit weist eine zweite innere Laufbahn, eine
zweite äußere Laufbahn
und zweite Wälzkörper auf.
Die zweiten Wälzkörper rollen radial
zwischen der zweiten inneren Laufbahn und der zweiten äußeren Laufbahn
ab. Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Lageranordnung besteht
darin, dass die erste Anlauffläche
bezogen auf die gemeinsame Rotationsachse der ersten Lagereinheit und
der zweiten Lagereinheit radial außerhalb der Mittelpunkte der
ersten großen
axialen Endflächen der
ersten Wälzkörper ausgebildet
ist.
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Die
erfindungsgemäße Lageranordnung weist
eine lange Lebensdauer auf und ist vergleichsweise einfach zu fertigen.
Dadurch, dass die erste Anlauffläche
relativ weit von der ersten inneren Laufbahn entfernt ist, ist diese
bei der Fertigung gut zugänglich
und kann mit hoher Präzision
bearbeitet und mit einer qualitativ hochwertigen Oberfläche versehen
werden. Daraus resultiert ein reibungsarmer und schonender Anlauf
der ersten Wälzkörper an
der ersten Anlauffläche.
Die begünstigt
einen störungsfreien Betrieb
und einen geringen Verschleiß.
Außerdem kann
infolge der großen
Entfernung zwischen der ersten Anlauffläche und der ersten inneren
Laufbahn auf einen scharfen Einstich verzichtet werden und es können dadurch
schädliche
Spannungskonzentrationen verhindert werden. Aufgrund der guten Zugänglichkeit
kann der Bereich zwischen der ersten Anlauffläche und der ersten inneren
Laufbahn zudem präzise
und prozesssicher bearbeitet werden.
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Die
erste Anlauffläche
kann vollständig
radial außerhalb
der Mittelpunkte der ersten großen
axialen Endflächen
der ersten Wälzkörper ausgebildet
sein. Im Bereich radial innerhalb der Mittelpunkte der ersten großen axialen
Endflächen
der ersten Wälzkörper ist
vorzugsweise kein Kontakt der ersten großen axialen Endflächen zu
einer axialen Gegenfläche vorhanden.
In diesem Fall kommen die vorstehend genannten Vorteile besonders
stark zum Tragen.
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Die
ersten Wälzkörper können jeweils
im Bereich ihrer ersten großen
axialen Endfläche
eine zentrale Mulde aufweisen. Dabei ist die erste Anlauffläche vorzugsweise
vollständig
radial außerhalb
der zentralen Mulden in den ersten großen axialen Endflächen der
ersten Wälzkörper ausgebildet.
Eine derartige Geometrie hat den Vorteil, dass sich die zentrale
Mulden nicht störend
auf das Anlaufverhalten der Wälzkörper an
der ersten Anlauffläche
auswirken.
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Die
erste innere Laufbahn und die erste Anlauffläche können auf einem gemeinsamen
Träger ausgebildet
sein. Dies hat Vorteile im Hinblick auf den Herstellungsprozess.
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Weiterhin
kann die Lageranordnung einen Flansch aufweisen und die erste innere
Laufbahn kann näher
am Flansch angeordnet sein als die zweite innere Laufbahn. Der Flansch
kann beispielsweise Befestigungszwecken dienen.
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Insbesondere
kann die erste innere Laufbahn auf einer Traghülse ausgebildet sein. Dabei kann
die erste Anlauffläche
auf einem axialen Vorsprung der Traghülse ausgebildet sein.
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Die
Traghülse
kann im Bereich zwischen der ersten inneren Laufbahn und der ersten
Anlauffläche eine
konkav geformte Oberflächenkontur
aufweisen. Dadurch kann ein stetiger Übergangsbereich realisiert
werden und es kann die Entstehung von Spannungskonzentrationen vermieden
und somit die Bruchgefahr reduziert werden. Weiterhin kann die Traghülse im Bereich
zwischen der ersten inneren Laufbahn und der ersten Anlauffläche eine
höhere Festigkeit
aufweisen als außerhalb
dieses Bereichs. Ebenso ist es möglich,
dass die Traghülse
im Bereich zwischen der ersten inneren Laufbahn und der ersten Anlauffläche ein
dichteres Gefüge
aufweist als außerhalb
dieses Bereichs. Diese Maßnahmen
tragen ebenfalls dazu bei, das Risiko eines Bruchs der Traghülse zu reduzieren.
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Die
Traghülse
kann wenigstens in einem ersten Axialbereich, in dem die erste Anlauffläche angeordnet
ist, hohl sein. Auf diese Weise lässt sich eine erhebliche Material-
und Gewichtsersparnis erreichen.
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Die
zweite innere Laufbahn kann auf einem als ein separates Bauteil
ausgebildeten Innenring ausgebildet sein. Dies erleichtert ein Anstellen
der ersten und zweiten Lagereinheit gegeneinander. Der Innenring
kann auf der Traghülse
angeordnet sein.
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Die
erste äußere Laufbahn
und/oder die zweite äußere Laufbahn
können
auf einem Außenring
ausgebildet sein. Insbesondere können
die erste äußere Laufbahn
und die zweite äußere Laufbahn auf
einem gemeinsamen Außenring
ausgebildet sein.
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Die
zweite Lagereinheit kann wenigstens eine drehfest mit der zweiten
inneren Laufbahn ausgebildete zweite Anlauffläche aufweisen. Die zweiten Wälzkörper können mit
ihren zweiten großen
axialen Endflächen
an der zweiten Anlauffläche
anlaufen und die zweite Anlauffläche
kann radial innerhalb der Mittelpunkte der zweiten großen axialen
Endflächen
der zweiten Wälzkörper ausgebildet
sein. Mit Hilfe der zweiten Anlauffläche kann beispielsweise das
Spiel oder die Vorspannung der Lageranordnung eingestellt werden.
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Die
zweiten Wälzkörper können als
Kegelrollen oder als Kugeln ausgebildet sein.
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Die
erste Lagereinheit und die zweite Lagereinheit können gegeneinander angestellt
sein.
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Die
Lageranordnung kann insbesondere als ein Radlager ausgebildet sein.
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Wenigstens
eine der Laufbahnen und/oder wenigstens eine der Anlaufflächen können induktiv gehärtet sein.
Auf diese Weise kann jeweils ein optimales Härteprofil eingestellt werden.
Insbesondere können
die erste Anlauffläche
und die erste innere Laufbahn eine unterschiedliche Härte aufweisen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Lageranordnung in Schnittdarstellung und
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2 eine
Detaildarstellung eines in 1 markierten
Bereichs.
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Bei
der dargestellten Lageranordnung kann es sich insbesondere um eine
Radlageranordnung handeln, beispielsweise zur Lagerung eines Rads
eines Nutzfahrzeugs.
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Die
Lageranordnung weist eine Traghülse 1 auf,
die in einem ersten Axialabschnitt 2 und einem zweiten
Axialabschnitt 3 hohl ausgebildet ist. Axial zwischen dem
ersten Axialabschnitt 2 und dem zweiten Axialabschnitt 3 weist
die Traghülse 1 einen
massiven Kern 4 auf. Im Bereich des ersten Axialabschnitts 2 der
Traghülse 1 ist
ein radialer Flansch 5 angeordnet, der einteilig mit der
Traghülse 1 ausgebildet
ist.
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Die
Lageranordnung weist weiterhin erste Wälzkörper 6 und zweite
Wälzkörper 7 auf,
die in zwei Reihen axial nebeneinander angeordnet sind. Die ersten
Wälzkörper 6 und
die zweiten Wälzkörper 7 sind
kegelförmig
ausgebildet und weisen demgemäß jeweils
eine erste große
axiale Endfläche 8 bzw. eine
zweite große
axiale Endfläche 9 sowie
eine erste kleine axiale Endfläche 10 bzw.
eine zweite kleine axiale Endfläche 11 auf.
Die ersten großen
axialen Endflächen 8 weisen
jeweils eine erste zentrale Mulde 12 auf. Die zweiten großen axialen
Endflächen 9 weisen
jeweils eine zweite zentrale Mulde 13 auf. Die ersten Wälzkörper 6 werden
von einem ersten Käfig 14 geführt und
rollen radial zwischen einer ersten inneren Laufbahn 15 und
einer ersten äußeren Laufbahn 16 ab.
Die zweiten Wälzkörper 7 werden
von einem zweiten Käfig 17 geführt und
rollen radial zwischen einer zweiten inneren Laufbahn 18 und
einer zweiten äußeren Laufbahn 19 ab.
Sämtliche
Laufbahnen 15, 16, 18, 19 sind
kegelförmig
ausgebildet.
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Die
erste innere Laufbahn 15 ist innerhalb des ersten Axialabschnitts 2 auf
der Mantelfläche
der Traghülse 1 ausgebildet.
Hierzu ist die Traghülse 1 im
Bereich der ersten inneren Laufbahn 15 gehärtet und
geschliffen sowie evtl. zusätzlich
gehont. Eine gezielte Härtung
der Traghülse 1 im
Bereich der ersten inneren Laufbahn 15 kann beispielsweise
induktiv durchgeführt
werden.
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Die
zweite innere Laufbahn 18 ist Bestandteil eines Innenrings 20.
Der Innenring 20 ist auf der Mantelfläche der Traghülse 1 angeordnet
und beispielsweise durch einen Presssitz drehfest mit der Traghülse 1 verbunden.
Zudem ist der Innenring 20 durch eine radiale Umbördelung 21 der
Traghülse 1 axial
fixiert. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel überlappt
der Innenring 20 axial teils mit dem zweiten Axialabschnitt 3 und
teils mit dem massiven Kern 4 der Traghülse 1. Der Innenring 20 kann
vollständig aus
einem gehärteten
Stahl bestehen oder lediglich im Bereich der zweiten inneren Laufbahn 18 gehärtet sein.
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Die
erste äußere Laufbahn 16 und
die zweite äußere Laufbahn 19 sind
auf einem Außenring 22 ausgebildet.
Analog zum Innenring 20 kann auch der Außenring 22 vollständig aus
einem gehärteten
Stahl bestehen oder lediglich im Bereich der ersten äußeren Laufbahn 16 und
der zweiten äußeren Laufbahn 19 gehärtet sein.
Der Außenring 22 ist
mittels einer Dichtungsanordnung 23 gegen den Innenring 20 abgedichtet.
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Die
ersten Laufbahnen 15, 16 und die zweiten Laufbahnen 18, 19 schränken die
Beweglichkeit der Wälzkörper 6, 7 in
Radialrichtung und – infolge
ihrer kegelförmigen
Ausbildung – auch
jeweils in eine Axialrichtung ein. Zur Begrenzung der Beweglichkeit der
Wälzkörper 6, 7 in
die jeweils andere Axialrichtung sind eine erste Anlauffläche 24 und
eine zweite Anlauffläche 25 vorgesehen.
Dies bedeutet, dass die ersten Wälzkörper 6 mit
ihren ersten großen
axialen Endflächen 8 axial
an der ersten Anlauffläche 24 anlaufen
und die zweiten Wälzkörper 7 mit
ihren zweiten großen
axialen Endflächen 9 axial
an der zweiten Anlauffläche 25 anlaufen.
Als Anlauffläche 24, 25 wird
jeweils nur der Bereich der zu den ersten großen axialen Endflächen 8 bzw.
zu den zweiten großen axialen
Endflächen 9 benachbarten
Gegenfläche
bezeichnet, der wenigstens zeitweise im berührenden Kontakt zu den ersten
großen
axialen Endflächen 8 bzw.
zu den zweiten großen
axialen Endflächen 9 steht.
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Die
erste Anlauffläche 24 ist
benachbart zu den ersten großen
axialen Endflächen 8 der
ersten Wälzkörper 6 auf
einem axialen Vorsprung 26 der Traghülse 1 ausgebildet.
Hierzu kann der axiale Vorsprung 26 im Bereich der ersten
Anlauffläche 24 gehärtet und
geschliffen sein. Ebenso ist es auch möglich, dass der axiale Vorsprung 26 vollständig gehärtet ist.
Der axiale Vorsprung 26 ist im Übergangsbereich zum Flansch 5 oder
unmittelbar am Flansch 5 angeordnet und kann einteilig
mit der Traghülse 1 ausgebildet
sein. Dabei ist die erste Anlauffläche 24 bezogen auf
eine Rotationsachse 27 der Lageranordnung radial außerhalb
der Mittelpunkte der ersten großen
axialen Endflächen 8 angeordnet.
Die Rotationsachse 27 bezieht sich auf die relative Rotationsbewegung
zwischen der Traghülse 1 und
dem Außenring 22.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist
die erste Anlauffläche 24 vollständig radial
außerhalb
der Mittelpunkte der ersten großen
axialen Endflächen 8 und
sogar vollständig
radial außerhalb
der ersten zentralen Mulden 12 der ersten Wälzkörper 6 ausgebildet
und liegt demgemäß vollständig außerhalb
der ersten zentralen Mulden 12 an den ersten Wälzkörpern 6 an.
Dadurch ergeben sich unter tribologischen Gesichtspunkten günstige Kontaktverhältnisse.
Es ist prinzipiell aber auch möglich,
dass die erste Anlauffläche 24 radial
mit den ersten zentralen Mulden 12 oder sogar mit den Mittelpunkten
der ersten großen
axialen Endflächen 8 der
ersten Wälzkörper 6 überlappt.
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Die
zweite Anlauffläche 25 ist
benachbart zu den zweiten großen
axialen Endflächen 9 der
zweiten Wälzkörper 7 als
ein Bestandteil des Innenrings 20 ausgebildet. Hierzu ist
der Innenring 20 im Bereich der zweiten Anlauffläche 25 gehärtet und
geschliffen. Anders als die erste Anlauffläche 24 ist die zweite
Anlauffläche 25 bezogen
auf die Rotationsachse 27 der Lageranordnung nicht radial
außerhalb,
sondern radial innerhalb der Mittelpunkte der zweiten großen axialen
Endflächen 9 der
zweiten Wälzkörper 7 angeordnet.
Der damit verbundene Einstich im Innenring 20 zwischen
der zweiten inneren Laufbahn 18 und der zweiten Anlauffläche 25 ist
jedoch relativ unkritisch, da der Innenring 20 keinen extremen
Belastungen ausgesetzt ist.
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Die
Lageranordnung kann insbesondere so ausgebildet sein, dass die durch
die erste innere Laufbahn 15, die erste äußere Laufbahn 16 und
die ersten Wälzkörper 6 einerseits
sowie die durch die zweite innere Laufbahn 18, die zweite äußere Laufbahn 19 und
die zweiten Wälzkörper 7 andererseits gebildeten
Lagereinheiten gegeneinander angestellt sind.
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Die
vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Lageranordnung hat zur
Folge, dass zur Ausbildung des axialen Vorsprungs 26 kein
scharfer Einstich zwischen dem axialen Vorsprung 26 und
der ersten inneren Laufbahn 15 erforderlich ist. Stattdessen
kann in diesem Bereich ein relativ großer Radius ausgebildet werden,
da die erste Anlauffläche 24 radial
sehr weit außen
und damit in relativ großer
radialer Entfernung von der ersten inneren Laufbahn 15 angeordnet
ist. Dies hat gegenüber
einem scharfen Einstich eine Erleichterung der Fertigung und eine wesentlich
günstigere
Spannungsverteilung und demgemäß eine höhere Lebensdauer
zu Folge. Außerdem
besteht die Möglichkeit
den Bereich zwischen dem axialen Vorsprung 26 und der ersten
inneren Laufbahn 15 einer Rollierbehandlung zu unterziehen,
bei der im Rahmen eine Abrollbewegung Druck auf die Traghülse 1 ausgeübt wird.
Ebenso ist es auch möglich,
das Gefüge
der Traghülse 1 in
diesem Bereich auf andere Weise zu verdichten bzw. die Festigkeit
der Traghülse 1 zu
erhöhen
und dadurch die Lebensdauer zu erhöhen.
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Beim
Betrieb der Lageranordnung rollen die ersten Wälzkörper 6 zwischen der
ersten inneren Laufbahn 15 und der ersten äußeren Laufbahn 16 ab und
werden dabei durch den ersten Käfig 14 geführt. Durch
die kegelförmige
Geometrie wirken auf die ersten Wälzkörper 6 axiale Kräfte, welche
eine Bewegungstendenz der ersten Wälzkörper 6 in eine Axialrichtung
zum Flansch 5 hin zur Folge haben. Eine solche Axialbewegung
wird jedoch durch die erste Anlauffläche 24 unterbunden,
an der die ersten Wälzkörper 6 axial
anlaufen. Anders als bei herkömmlichen
Lagerkonstruktionen erfolgt das Anlaufen in einer relativ großen radialen
Entfernung zur ersten inneren Laufbahn 15, mit der die
erste Anlauffläche 24 drehfest
verbunden ist. Dies bringt für
das Anlaufverhalten keine Nachteile mit sich, ermöglicht jedoch eine
günstige
geometrische Ausgestaltung der Umgebung der ersten Anlauffläche 24.
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Die
in den 1 und 2 dargestellte Lageranordnung
kann insbesondere so eingesetzt werden, dass der Außenring 22 feststehend
montiert ist und die Traghülse 1 relativ
zum Außenring 22 rotiert. Beispielsweise
kann die Lageranordnung als ein Radlager eines Fahrzeugs, insbesondere
eines Lkws, zum Einsatz kommen. Dabei ist der Außenring 22 fest am
Fahrzeug montiert. Die Traghülse 1 kann frei
rotieren, wobei am Flansch 5 das Rad befestigt ist.
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Alternativ
zu einer Ausbildung eines Kegelrollenlagers kann durch die zweite
innere Laufbahn 18, die zweite äußere Laufbahn 19 und
die zweiten Wälzkörper 7 beispielsweise
auch ein Kugellager ausgebildet sein.
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- 1
- Traghülse
- 2
- erster
Axialabschnitt
- 3
- zweiter
Axialabschnitt
- 4
- massiver
Kern
- 5
- Flansch
- 6
- erste
Wälzkörper
- 7
- zweite
Wälzkörper
- 8
- erste
große
axiale Endfläche
- 9
- zweite
große
axiale Endfläche
- 10
- erste
kleine axiale Endfläche
- 11
- zweite
kleine axiale Endfläche
- 12
- erste
zentrale Mulde
- 13
- zweite
zentrale Mulde
- 14
- erster
Käfig
- 15
- erste
innere Laufbahn
- 16
- erste äußere Laufbahn
- 17
- zweiter
Käfig
- 18
- zweite
innere Laufbahn
- 19
- zweite äußere Laufbahn
- 20
- Innenring
- 21
- Umbördelung
- 22
- Außenring
- 23
- Dichtungsanordnung
- 24
- erste
Anlauffläche
- 25
- zweite
Anlauffläche
- 26
- axialer
Vorsprung
- 27
- Rotationsachse