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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Axialwälzlagerkäfig, insbesondere Axialnadellagerkäfig, mit entlang einer Umfangsrichtung angeordneten ersten und zweiten Wälzkörpertaschen zur Aufnahme von Wälzkörpern, insbesondere Nadelrollen, wobei die ersten Wälzkörpertaschen eine erste Radiallänge aufweisen, die erste Radiallänge größer ist als eine zweite Radiallänge der zweiten Wälzkörpertaschen, und sich die ersten und zweiten Wälzkörpertaschen in Umfangsrichtung abwechseln. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Axialwälzlager mit einem derartigen Axialwälzlagerkäfig.
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Hintergrund der Erfindung
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Axialwälzlagerkäfige werden in Axialwälzlagern eingesetzt, um die Wälzkörper zwischen den Wälzkörperlaufbahnen beim Abrollen auf einer Kreisbahn zu halten. Bei hohen Lasten werden oftmals Zylinderrollen als Wälzkörper ausgewählt oder auch Nadelrollen, die ein besonders vorteilhaftes Durchmesser-Längen-Verhältnis aufweisen. Der Einsatz derartiger Axialwälzlager ist sehr vielfältig. Beispielsweise werden Axialwälzlager im Automobilbau in der Getriebetechnik eingesetzt, um beispielsweise Gangräder axial gegenüber anderen, drehenden oder festen Bauteilen zu lagern.
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Aus
DE 23 31 787 C2 ist ein Axialkäfig für zylindrische Wälzkörper und eine Vorrichtung zu deren Herstellung bekannt. Der aus Kunststoff gefertigte Axialkäfig für zylindrische Wälzkörper weist eine Wälzkörperreihe auf, wobei der Käfig materialarm ausgebildet wird, indem sich die zylindrischen Wälzkörper radial im Wesentlichen über die gesamte Käfigscheibe erstrecken.
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Derartige Axialwälzlagerkäfige haben sich in der Vergangenheit bewährt, jedoch müssen diese in Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsfalles, insbesondere bei unterschiedlichen Lastszenarien, auch speziell angefertigt werden. Grundsätzlich ist dabei die Anzahl und Größe der Wälzkörper zu berücksichtigen, die eine Änderung der Wälzkörpertaschengröße und Wälzkörpertaschenform nach sich ziehen. Hierbei spielt es keine Rolle, ob es sich um einen Metallkäfig oder um einen Kunststoffkäfig handelt, in beiden Fällen muss der jeweilige Axiallagerkäfig durch spezielle Werkzeuge angefertigt werden, die nur für diesen Axialwälzlagerkäfig verwendbar sind. Somit entstehen aufgrund der erforderlichen Vorhaltung diverser Werkzeuge und Axiallagerbauteile hohe Produktionskosten.
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Aus
EP 1 500 833 A1 sind Axialwälzlager und Axialwälzlagerkäfige bekannt, deren Nadelrollen in der Käfigscheibe unterschiedlich angeordnet werden. Die zugehörigen Wälzkörpertaschen können ein oder zwei Nadelrollen aufnehmen und sind radial derart angeordnet, dass ein reibungsoptimierter Betriebszustand entsteht. Auf diese Weise ist es möglich, auf Grund der Wälzkörpertaschenverteilung zu einer reibungsarmen Anordnung zu gelangen, jedoch sind die Axialwälzlagerkäfige nach wie vor für unterschiedliche Traglasten individuell anzufertigen. Somit müssen eine große Anzahl von Bauteilen, wie zum Beispiel Käfige, Wälzkörper und damit auch Axiallagerscheiben mit den entsprechenden Laufbahnen vorgehalten werden, die Lager- und Personalkosten verursachen.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Produktionskosten für Axialwälzlagerkäfige und Axialwälzlager signifikant zu reduzieren ohne die gattungstypischen Eigenschaften nachteilig zu beeinflussen.
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Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird bei einem Axialwälzlagerkäfig der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die zweite Radiallänge ungleich der halben, ersten Radiallänge ist. Auf diese Weise können drei Anwendungsfälle unterschiedlicher Lastszenarien bedient werden. Unbefüllte, erste oder unbefüllte, zweite Wälzkörpertaschen leisten zu den Lasteigenschaften des mit dem Axialwälzlagerkäfig hergestellten Axialwälzlagers keinen Beitrag. Die Anwesenheit unbefüllter Wälzkörpertaschen wird zugunsten einer somit ermöglichten, höheren Käfigstückzahl hingenommen.
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Dank der Erfindung ist auch eine Bestückung der ersten und/oder zweiten Wälzkörpertaschen deutlich vereinfacht, weil eine Fehlplatzierung eines Wälzkörpers für eine zweite Wälzkörpertasche in einer ersten Wälzkörpertasche oder eines Wälzkörpers für eine erste Wälzkörpertasche in einer zweiten Wälzkörpertasche durch eine Größendiskrepanz unmittelbar offenbar wird.
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Ferner ist es möglich, dass ein Axialwälzlagerkäfig für mehrere Axialwälzlager vorgesehen beziehungsweise in diesen einsetzbar ist, wobei der Axialwälzlagerkäfig für den Anwendungsfall des jeweiligen Axialwälzlagers mit den passenden ersten und/oder zweiten Wälzkörpern befüllt wird.
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Beim ersten Anwendungsfall sind ausschließlich erste Wälzkörpertaschen mit Wälzkörpern, insbesondere Nadelrollen, befüllt, womit einem mittleren Lastszenario begegnet werden kann. Zweite Wälzkörpertaschen bleiben von Wälzkörpern unbefüllt.
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Zudem ist der Axialwälzlagerkäfig für einen zweiten Anwendungsfall einsetzbar, bei dem lediglich die zweiten Wälzkörpertaschen mit Wälzkörpern befüllt sind. Im zweiten Anwendungsfall werden die ersten Wälzkörpertaschen nicht benötigt, sind aber zugunsten einer höheren Käfigstückzahl vorhanden.
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Beim dritten Anwendungsfall sind erste und zweite Wälzkörpertaschen befüllt (Vollbefüllung), womit eine sehr hohe Lastaufnahme gewährleistet ist. Aufgrund seiner Verwendung in drei verschiedenen Axialwälzlagern ist der Axialwälzlagerkäfig in höherer Stückzahl herstellbar und reduziert somit insgesamt die Herstellungskosten erheblich.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite Radiallänge größer als die halbe, erste Radiallänge. Damit wird gewährleistet, dass der erste dem zweiten Anwendungsfall, im Hinblick auf die aufgenommene Last, sehr ähnlich ist. Für eine besonders einfache Ausführungsform können, ein tolerables Axialspiel vorausgesetzt, zweite Wälzkörper nicht nur in die zweiten Wälzkörpertaschen, sondern auch in die ersten Wälzkörpertaschen gefüllt werden.
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Vorteilhafterweise weisen die verwendeten ersten und/oder zweiten Wälzkörper, und damit auch die ersten und/oder zweiten Wälzkörpertaschen, eine kleine, erste beziehungsweise eine kleine, zweite Radiallänge auf, sodass beim Abwälzen auf einer Kreisebene möglichst wenig Reibung entsteht. Es ist weiter vorteilhaft, dass die ersten Wälzkörper und die zweiten Wälzkörper, die jeweils in den ersten beziehungsweise in den zweiten Wälzkörpertaschen angeordnet sind, jeweils für unterschiedliche Lastaufnahmen vorgesehen sind. Dennoch liegen die Lastszenarien des ersten und zweiten Anwendungsfalls im Hinblick auf die aufzunehmende Last näher beieinander.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite Radiallänge kleiner als die halbe, erste Radiallänge, womit mehr Kombinierungsmöglichkeiten von Wälzkörpern bei großen (ersten und zweiten) Radiallängen entstehen, bei denen mehr als ein erster beziehungsweise zweiter Wälzkörper pro erster beziehungsweise zweiter Wälzkörpertasche vorhanden ist. Durch kleinere zu verteilende Wälzkörper kann die Reibung signifikant verbessert werden, außerdem können zweite Wälzkörper auch in der ersten Wälzkörpertasche zum Einsatz kommen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind erste Mittelpunkte der ersten Wälzkörpertaschen und zweite Mittelpunkte der zweiten Wälzkörpertaschen auf einer Kreislinie angeordnet. Die jeweilige erste oder zweite Wälzkörpertasche ist bezogen auf die Kreislinie mittig angeordnet, das heißt, die jeweilige erste oder zweite Wälzkörpertasche verläuft so weit radial nach außen, wie sie auch radial nach innen verläuft. Auf diese Weise ist bei den genannten drei Anwendungsfällen, die den unterschiedlichen Lastszenarien entsprechen, zusätzlich eine reibungsoptimierte Anordnung der Wälzkörpertaschen und damit der Wälzkörper möglich.
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Vorteilhafterweise ist die vorgenannte, vorteilhafte Ausführungsform, bei der erste Mittelpunkte der ersten Wälzkörpertaschen und zweite Mittelpunkte der zweiten Wälzkörpertaschen auf einer Kreislinie angeordnet sind, unabhängig von der ersten und zweiten Radiallänge und deren Verhältnis zueinander. Insbesondere stellt sich auch dann ein erfindungsgemäß vorteilhafter Effekt ein, wenn die erste Radiallänge gleich der zweiten Radiallänge ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Axialwälzlagerkäfig einen wförmigen Profilquerschnitt auf. Unabhängig vom Material des Axialwälzlagerkäfigs ist damit eine stabile und leichte Struktur für den Axialwälzlagerkäfig realisierbar. Ist das Material Metall, insbesondere Blech, so wird der Schwerpunkt auf Stabilität gelegt. Ist das Material ein Kunststoff, so liegt der Schwerpunkt eher bei einem leichten Gewicht oder geringeren Materialkosten. Beides kann von Vorteil sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Axialwälzlagerkäfig zur Aufnahme von zylindrischen Wälzkörpern, insbesondere Zylinderrollen oder Nadelrollen, vorgesehen. Dabei bilden die Nadelrollen eine mögliche Ausführungsform von Zylinderrollen. Die zugehörigen Wälzkörpertaschen sind rechteckig ausgeformt und die mögliche Lastaufnahme bei den genannten Wälzkörperformen ist vorteilhaft hoch.
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Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Axialwälzlager, insbesondere Axialnadellager, der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass entweder die ersten Wälzkörpertaschen oder die zweiten Wälzkörpertaschen nicht mit Wälzkörpern befüllt sind.
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Bei einer Befüllung mit ausschließlich ersten Wälzkörpern in den ersten Wälzkörpertaschen wird der erste Anwendungsfall mittlerer Last realisiert. Dabei bleiben die zweiten Wälzkörpertaschen mit Wälzkörpern unbefüllt. Dem Axialwälzlager des ersten Anwendungsfalles sind somit die gleichen Bauteile zu eigen, wie auch den Axialwälzlagern der beiden anderen Anwendungsfälle höherer und niedriger Last, lediglich die Wälzkörperbefüllung unterscheidet sich.
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Bei einer Befüllung mit ausschließlich zweiten Wälzkörpern in den zweiten Wälzkörpertaschen wird der zweite Anwendungsfall niedriger Last realisiert. Dabei bleiben die ersten Wälzkörpertaschen mit Wälzkörpern unbefüllt. Dem Axialwälzlager des zweiten Anwendungsfalles sind somit die gleichen Bauteile zu eigen, wie auch den Axialwälzlagern der beiden anderen Anwendungsfälle, lediglich die Wälzkörperbefüllung unterscheidet sich.
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Der dritte Anwendungsfall entspricht der Vollbefüllung, wobei erste als auch zweite Wälzkörpertaschen mit Wälzkörpern, insbesondere Nadelrollen, befüllt sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die ersten Wälzkörpertaschen mit zwei, drei oder mehr Wälzkörpern befüllt. Damit kann dem undefinierten Abrollen von zylindrischen Wälzkörpern in einem Axiallager begegnet werden, wobei zumindest die Reibung verbessert wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die zweiten Wälzkörpertaschen mit zwei, drei oder mehr Wälzkörpern befüllt. Auch hier wird die Reibung verbessert. Zudem entstehen Kombinationsmöglichkeiten, falls auch in den ersten Wälzkörpertaschen mehrere Wälzkörper angeordnet sind.
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Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß durch einen Axialwälzlagerkäfig gemäß Anspruch 10 gelöst. Die ersten Wälzkörpertaschen sind mit jeweils einem einzigen ersten Wälzkörper, bevorzugt Zylinderrolle oder Nadelrolle, befüllt. Dies führt bei unterschiedlichen ersten und zweiten Radiallängen zu einer Reibungsproblematik, die jedoch durch eine Annäherung der zweiten Radiallänge an die erste Radiallänge kontrollierbar ist. Dadurch wird die Anzahl der Wälzkörper klein gehalten und die Herstellung ist zusätzlich durch die Vermeidung einer Fehlbestückung minimiert. Festzuhalten ist noch, dass bei der Befüllung von jeweils einem einzigen Wälzkörper in die ersten Wälzkörpertaschen, die erste und zweite Radiallänge sowohl gleich als auch ungleich sein können.
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Vorteilhafterweise ist die zweite Radiallänge größer als die halbe, erste Radiallänge, womit eine einfache Annäherung der zweiten Radiallänge realisiert ist. Bevorzugt beträgt die zweite Radiallänge zwei Drittel oder drei Fünftel der ersten Radiallänge.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele weiter beschrieben und erläutert. Dabei zeigen:
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1 einen Axialwälzlagerkäfig mit ersten Wälzkörpertaschen und zweiten Wälzkörpertaschen in perspektivischer Darstellung,
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2 den Axialwälzlagerkäfig aus 1 mit unbefüllten, ersten Wälzkörpertaschen und befüllten, zweiten Wälzkörpertaschen,
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3 den Axialwälzlagerkäfig aus 1 mit befüllten, ersten Wälzkörpertaschen und unbefüllten, zweiten Wälzkörpertaschen,
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4 den Axialwälzlagerkäfig aus 1 mit befüllten, ersten Wälzkörpertaschen und befüllten, zweiten Wälzkörpertaschen, und
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5 ein Axialwälzlager mit dem Axialwälzlagerkäfig der 4.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt einen Axialwälzlagerkäfig mit ersten Wälzkörpertaschen 13 und zweiten Wälzkörpertaschen 14, die eine rechteckige Form aufweisen und in Umfangsrichtung, das heißt, in Bewegungsrichtung, auf einer Kreislinie 19 angeordnet sind. Die Kreislinie 19 führt durch die Mittelpunkte 17, 18, die den ersten Wälzkörpertaschen 13 beziehungsweise den zweiten Wälzkörpertaschen 14 zugeordnet sind. Der Grundkörper des Axialwälzlagerkäfigs 12 ist scheibenförmig und beispielsweise aus Metall gebildet. Der Grundkörper weist gegebenenfalls eine Profilierung, insbesondere einen w-förmigen Profilquerschnitt, auf. Je dünnwandiger das dazu verwendete Metall, insbesondere Blech, ist, desto weniger Masse muss bewegt werden. Die ersten und zweiten Wälzkörpertaschen 13, 14 sind speichenartig angeordnet und wechseln sich in Umfangsrichtung ab.
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Basierend auf dem Axialwälzlagerkäfig 12, der sowohl als Axialzylinderrollenkäfig als auch als Axialnadellagerkäfig ausgeführt sein kann, ist für drei unterschiedliche Anwendungsfälle ausgelegt. Jeder Anwendungsfall weist eine unterschiedliche Wälzkörperbestückung auf.
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Beim ersten Anwendungsfall ist eine mittlere Last gefragt, bei der lediglich die ersten Wälzkörpertaschen 13 mit der größeren Radiallänge 10 befüllt sind und die zweiten Wälzkörpertaschen 14 unbefüllt bleiben. Die zweiten Wälzkörpertaschen 14 mit der kürzeren Radiallänge 11 sind somit für den zweiten Anwendungsfall unerheblich.
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Beim zweiten Anwendungsfall sind nur die zweiten Wälzkörpertaschen 14 bestückt, womit das Axialnadellager nur für eine geringe Last vorgesehen ist.
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Beim dritten Anwendungsfall werden alle, das heißt, erste und zweite Wälzkörpertaschen 13, 14 mit Zylinderrollen, insbesondere Nadelrollen 15, 16, bestückt, damit eine maximale Last zwischen den zueinander rotierend zu lagernden Teilen übertragen wird.
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Für alle drei genannten Anwendungsfälle unterschiedlicher Lastszenarien kann der gleiche Axialnadellagerkäfig 12 vorteilhaft eingesetzt werden.
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2 zeigt den Befüllungszustand des Axialnadellagerkäfigs 12 für niedrige Lasten. Die zweiten Wälzkörper sind als Zylinderrollen, insbesondere Nadelrollen 16, ausgebildet. Vorteilhafterweise sind die zweiten Wälzkörper 16 unverlierbar in den zweiten Wälzkörpertaschen 14 angeordnet, insbesondere eingeschnappt.
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3 zeigt den Axialnadellagerkäfig 12 aus 1 in einem Befüllungszustand für mittlere Lasten, bei dem die ersten Wälzkörper 15, die als Zylinderrollen oder Nadelrollen 15 ausgebildet sind, in den ersten Wälzkörpertaschen 13 angeordnet sind.
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4 zeigt den Axialnadellagerkäfig 12 der 1 im voll befüllten Zustand für hohe Lasten, bei dem sowohl erste als auch zweite Wälzkörpertaschen 13, 14 jeweils mit den ersten Wälzkörpern 15 und den zweiten Wälzkörpern 16 befüllt sind.
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5 zeigt ein Axialnadellager 20 mit dem Axialnadellagerkäfig 12 der 1 mit der Befüllung gemäß 4 (Vollbefüllung). Der Axialnadellagerkäfig 12 ist zwischen als zwei Scheibenringe 17, 18 ausgeführten Teilen angeordnet, die axial einseitig jeweils eine Wälzkörperlaufbahn ausbilden, wobei beide Wälzkörperlaufbahnen sowohl für die Nadelrollen 15 als auch die Nadelrollen 16 vorgesehen sind. Die Scheibenringe 17, 18 sind zueinander drehbar in Axialrichtung gelagert. Vorteilhafterweise sind die Scheibenringe 17, 18 mit weiteren Maschinenteilen verbindbar, sodass das Axialnadellager 20 als solches in eine Maschine eingesetzt werden kann.
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Nunmehr ist lediglich durch die Wahl der Anzahl und die Verteilung der Nadelrollen 15, 16 die erforderliche Traglast herstellbar, so dass keine weiteren Bauteile vorgehalten oder speziell angefertigt werden müssen. Auf diese Weise sinken auch die minimal erforderlichen Produktionszahlen der Axialnadellager 20 mit unterschiedlicher Befüllung.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erste Radiallänge
- 11
- zweite Radiallänge
- 12
- Axialwälzlagerkäfig/Axialnadellagerkäfig
- 13
- erste Wälzkörpertasche
- 14
- zweite Wälzkörpertasche
- 15
- erster Wälzkörper/Nadelrolle
- 16
- zweiter Wälzkörper/Nadelrolle
- 17
- Scheibenring
- 18
- Scheibenring
- 19
- Kreislinie
- 20
- Axialwälzlager/Axialnadellager
- 21
- erster Mittelpunkt
- 22
- zweiter Mittelpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2331787 C2 [0003]
- EP 1500833 A1 [0005]
