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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Radiagereinheit mit einer Dichtungsanordnung.
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Hintergrund der Erfindung
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Bei abgedichteten Radlagern besteht die Gefahr, dass sich bei Temperaturunterschieden ein Über- oder Unterdruck im Innenraum der Radlagerung einstellt. Dies hat unter anderem seine Ursachen in unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen von Luft und Schmierstoff sowie dem Stahl der Lagerringe. Temperaturanstiege z.B. während des Fahrbetriebes führen zu Überdrücken im Innenraum des Lagers. Beim Stillstand des Radlagers passt sich die Temperatur im Lagerinnern auf die Temperatur der Außenumgebung an, wodurch ein Unterdruck im Innenraum der Radlagerung entsteht. Druckunterschiede wirken sich negativ auf die Dichtwirkung der Dichtungsanordnungen von Radlagerungen aus, wodurch sich ein stärkerer Verschleiß und eine höhere Reibung an den Dichtlippen einstellen.
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Die Dichtlippen der Dichtungsanordnungen sind üblicherweise so ausgelegt, dass diese in einer axialen Richtung bei auftretendem Druck sperren und in Gegenrichtung bei einem Überdruck oder Unterdruck gezielt nachgeben bzw. kurzeitig abheben.
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Vorrangige Aufgabe der Dichtungsanordnungen ist der Schutz des Inneren gegen äußere Einflüsse wie das Eindringen von Schmutz und Wasser. Andererseits hat die Dichtungsanordnung die Aufgabe, dass kein Schmierstoff aus dem Wälzlager austritt. Ein Unterdruck im Inneren der Radlagerung presst die Dichtlippen stärker an die Dichtfläche. Ebenso erhöht ein größerer äußerer Druck den Anpressdruck der Dichtlippen. In beiden Fällen stellt sich eine erhöhte Dichtwirkung ein, die jedoch einen Druckausgleich unterbindet. Eine hohe radiale Vorspannung steigert die Reibung zwischen den Dichtlippen und Dichtflächen, wodurch sich weiterhin ein unerwünschter höherer Verschleiß und höhere Betriebstemperaturen einstellen. Zum Druckausgleich bei Radlagern sind Lüftungsmittel bekannt wie beispielsweise eine Membran oder Entlüftungsöffnungen oder Fehlstellen im Kontaktbereich der Dichtlippe.
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In der
DE 195 43 571 A1 ist eine Dichtungsanordnung beschrieben, bei der zwischen einem abzudichtenden Raum und der Umgebung ein Druckentlastungsventil vorgesehen ist. Dazu ist eine aus Elastomer hergestellte Membran als Druckentlastungsventil in dem Stützring eines Wellendichtrings angeordnet.
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Die
JP H 09 174 123 A offenbart ein Wälzlager, dessen innerer Laufring zwei in axialer Richtung zueinander benachbarte Laufringelemente umfasst. Zwischen den Laufringelementen ist ein ein Lüftungsmittel einschließendes Dichtungselement angeordnet, welches aus einer Memory-Legierung oder einem Bimetall hergestellt ist. Bei einem Temperaturanstieg gibt das Lüftungsmittel eine Verbindung zwischen dem Lagerinnenraum und der Umgebung des Wälzlagers frei.
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Aus der
DE 199 35 014 A1 ist ein als vierreihiges Kegelrollenlager ausgebildetes Wälzlager bekannt, bei dem die Wälzkörper zwischen mehreren Innenringen und Außenringen angeordnet sind. Eine radial wirkende Dichtungsanordnung ist dazu bestimmt, einen Spalt zwischen zwei mit ihren Stirnseiten aneinander liegenden Innenringen abzudichten. Zur Erzielung eines Druckausgleichs zwischen dem Lagerinnenraum und der Umgebung umfasst die Dichtungsanordnung ein Lüftungsmittel, bestehend aus einem metallischen Spannelement, welches einerseits eine radiale Anpresskraft auf einen Dichtring ausübt und andererseits bei einem Druckunterschied einen Druckausgleich gestattet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Lüftungsmittel für eine Radlagereinheit zur Verfügung zu stellen, das sich durch eine hohe Funktionssicherheit zur Realisierung eines Druckausgleichs im Innenraum der Radlagereinheit auszeichnet und dass einfach aufgebaut und kostengünstig darstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Radlagereinheit mit einem inneren Lagerteil und einem äußeren Lagerteil, zwischen denen ein Innenraumausgebildet ist, in dem mindestens eine Wälzkörperreihe vorgesehen ist und wobei eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung des Innenraums vorgesehen ist, und zum Druckausgleich des Innenraums die Dichtungsanordnung ein Lüftungsmittel einschließt, als Lüftungsmittel eine separate Baueinheit vorgesehen ist, wobei das Lüftungsmittel einen Elastomer-Grundkörper aufweist, welcher an einem ersten Ende einen Flansch aufweist und einem zweiten Ende mindestens ein Schnappelement aufweist, und wobei an mindestens einem der Enden eine Membrane vorgesehen ist.
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Der Elastomer-Grundkörper ist dabei derart aufgebaut, dass dieser an einem Ende einen Flansch aufweist, welcher dichtend an der Dichtungsanordnung anliegt und die entsprechende Stelle dadurch abdichtet. An dem anderen Ende ist mindestens ein Schnappelement vorgesehen, welches beispielsweise in Form eines Hakens oder ähnlichem ausgebildet ist um den Elastomerkörper sicher in der Dichtungsanordnung zu befestigen. Hierzu schnappt das entsprechende Element gegen die Dichtungsanordnung. Vorteilhafterweise sind mehrere Schnappelemente über den Umfang verteilt angeordnet vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich ein einzelnes Schnappelement, welches sich nur über einen gewissen Bereich entlang des Umfangs erstreckt oder ein über den gesamten Umfang erstreckendes Schnappelement vorzusehen.
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Durch das erfindungsgemäß konzipierte Lüftungsmittel werden nachteilige Druckunterschiede zwischen dem Innenraum der Umgebung der Radlagereinheit wirksam verhindert. Hierzu dient vor allem die vorgesehene Membrane. Bei Bedarf, beispielsweise zur Erreichung einer stärkeren Belüftung von dem Innenraum der Radlagereinheit schließt die Erfindung mehrere umfangsverteilt positionierte erfindungsgemäße Lüftungsmittel ein.
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Im Betriebszustand der Radlagereinheit werden auftretende Druckunterschiede aufgrund der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Lüftungsmittels kompensiert, so dass sich kein erhöhter Anpressdruck der Dichtungen bzw. Dichtlippen der Dichtungsanordnung einstellt. Vorteilhaft wird damit eine geringere, den C02 Ausstoß reduzierende Reibung der Dichtungsanordnung realisiert, die sich auch positiv auf den Verschleiß und damit die Lebensdauer der Dichtlippen auswirkt. Die Erfindung wird damit auch der Forderung heutiger Fahrzeughersteller gerecht, die verstärkt eine Reibungsreduzierung von Wälzlagerungen, insbesondere Radlagerungen fordern, verbunden mit einer höheren Lebensdauer.
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Das einfach aufgebaute, wenig Bauteile umfassende Lüftungsmittel kann kostengünstig bereitgestellt werden. Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Lüftungsmittel problemlos montierbar und beispielsweise mit bestehenden Konzepten kombinierbar, zur Erzielung einer Dichtungsanordnung, deren Gesamtkonstruktion eine verbesserte Funktionssicherheit aufweist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Elastomer-Grundkörper des Lüftungsmittels in einer Öffnung der Dichtungsanordnung lagepositioniert und abgedichtet. Dazu bietet es sich beispielsweise an, die Öffnung der Dichtungsanordnung mit einem elastischen Werkstoff der Dichtungsanordnung zu gummieren und den Grundkörper mit Übermaß in die gummierte Öffnung einzupressen. Alternativ dazu kann ein außenseitiger gummierter Grundkörper in die Öffnung eingepresst werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens eines der Enden eine Stirnseitige Fläche auf und die Membrane ist stoffschlüssig mit dieser Fläche verbunden. Die Membran ist bevorzugt stoffschlüssig durch Vulkanisation oder Klebung unmittelbar oder mittelbar an dieser Fläche befestigt befestigt. Alternativ dazu kann die Membran in einer Ringscheibe eingesetzt werden, die außenseitig gummiert an dieser Fläche lagefixiert ist.
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Das Lüftungsmittel umfasst als Membran bevorzugt eine scheibenartig gestaltete semipermeable Membran, die beispielsweise aus Gore-Tex bzw. einem Gore-Tex haltigen Material oder Gewebe hergestellt ist. Alternativ dazu kann als Werkstoff für die Membran beispielsweise Teflon, Silikon-Kautschuk oder Elastomer verwendet werden. Aufgrund ihrer Undurchlässigkeit gegenüber Flüssigkeiten wird durch die auf der Schmutzseite des Lüftungsmittels eingesetzte, insbesondere aus Gore-Tex hergestellte Membran ein Wassereintritt in den Innenraum der Wälzlagerung verhindert. Andererseits ermöglicht die Membran einen gewünschten Luft- oder Gasdurchtritt.
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Gemäß einer alternativen Ausführung der Erfindung ist an dem der Membrane gegenüberliegenden anderen Ende ein Ventil vorgesehen. Hierdurch wird ein zweistufiges Lüftungsmittel zur Verfügung gestellt. Mit dem zweistufig aufgebauten Lüftungsmittel kann ein gewünschter wirksamer und dauerhafter Druckausgleich bzw. eine Druckentlastung von dem Innenraum gegenüber der Umgebung in allen Betriebszuständen der Radlagereinheit realisiert werden. Vorteilhaft hält die atmungsaktive Membran die Verschmutzung fern, ermöglicht jedoch einen Gasaustausch. Andererseits gewährleistet das im Hinblick auf einen Fettaustritt als Rückschlagventil wirkende Ventil keine nachteilige Beeinflussung der Wirkungsweise der Membran. Für das Ventil des Lüftungsmittels ist vorzugsweise eine Öffnungscharakteristik vorgesehen, nach der das Ventil bei einem definierten Druck öffnet.
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Als Ventil schließt das Lüftungsmittel insbesondere ein Schlitzventil ein, bestehend aus einer Kunststoffscheibe mit einem zentralen Kreuzschnitt. Der Aufbau ist mit einem als Squeeze-Ventil bezeichneten Schlitzventil vergleichbar, das in der Lebensmittelindustrie beispielsweise bei Ketchup-Flaschen eingesetzt wird. Um das Squeeze-Schlitzventil einer Flasche zu öffnen, muss zunächst durch Verformen der Flasche ein Druck aufgebaut werden. Bei annähernd gleichem Innen- und Außendruck ist das Squeeze-Ventil der Flasche geschlossen. Das einen Gas- bzw. Luftaustausch sicherstellende Schlitzventil wird erfindungsgemäß durch einen die Dichtstruktur des Dichtelementes durchdringenden Kreuzschnitt bzw. kreuzförmigen Einstich hergestellt.
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Sollte Feuchtigkeit in die Radlagereinheit eindringen, so kann diese bei einer erwärmten Radlagereinheit verdampfen und mit Überdruck als erwärmter Luftstrom nach außen entweichen. Das Ventil ist dabei geschlossen und verhindert damit einen nachteiligen, die Poren der Membran zusetzenden Fett- bzw. Schmierstoffaustritt. Andererseits ermöglicht das Schlitzventil bei Unterdruck, dass Luft in den Innenraum der Radlagereinheit angesaugt wird bzw. nachströmen kann. Das insbesondere als Kunststoffscheibe ausgebildete Ventil des Lüftungsmittels ist bevorzugt mittels einer Clipverbindung form- und kraftschlüssig in dem Grundkörper befestigt. Alternativ dazu kann eine stoffschlüssige Befestigung des Ventils erfolgen. Alternativ sind auch andere Ventilarten einsetzbar und möglich.
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Bevorzugterweise umfasst die Dichtungsanordnung ein Trägerelement, welches mit einem der beiden Lagerteile verbunden ist und wobei an dem Trägerelement ein elastisches Element vorgesehen ist, wobei das elastische Element mindestens eine Dichtlippe aufweist und dass das Trägerelement und/oder das elastische Element in radialer Höhe des Innenraums mindestens eine Öffnung aufweisen und das in dem mindestens einen Öffnung dass Lüftungsmittel vorgesehen ist.
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Die Erfindung kann mit besonderem Vorteil in eine als Kassettendichtung aufgebaute Dichtungsanordnung eingesetzt werden. Die Kassettendichtung umfasst ein das Lüftungsmittel einschließendes Trägerlement und elastischem Element sowie einen axial beabstandeten, gegenüberliegenden Schleuderring, wobei zumindest eine Dichtlippe des elastischen Elementes dichtend an dem Schleuderring abgestützt ist. Als Maßnahme, um die Abdichtqualität zu optimieren, schließt die Erfindung ein mehrere Dichtlippen umfassendes elastisches Element ein, die dem Schleuderring und/oder einem Lagerring oder einer Welle zugeordnet sind. Falls der verfügbare Bauraum zum Einbau eines relativ großvolumigen Lüftungsmittels nicht ausreicht, kann eine als Kassettendichtung aufgebaute Dichtungsanordnung mehrere kleiner dimensionierte, insbesondere symmetrisch umfangsverteilt angeordnete Lüftungsmittel einschließen.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann dieser vorteilhaft in einer als Schutzkappe ausgebildeten Dichtungsanordnung eingesetzt werden. Die Schutzkappe ist am äußeren Lagerteil fest, um den Innenraum zu verschließen und abzudichten und wobei die Schutzkappe mit einem zylindrischen Abschnitt eingepresst und wobei sich von dem zylindrischen Abschnitt ein Bodenabschnitt aus in Radialrichtung nach innen erstreckt, um ein innenseitiges Ende des inneren Lagerteils zu bedecken. Der Bodenabschnitt weist dabei mindestens eine Öffnung auf und in der mindestens einen Öffnung ist dass Lüftungsmittel vorgesehen.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale der Erfindung sind den Figuren zu entnehmen, die bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen und die nachfolgend beschrieben werden, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Es zeigen:
- 1: eine Dichtungsanordnung einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 2: eine Dichtungsanordnung einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 3: eine Dichtungsanordnung einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit gemäß einer dritten Ausführungsform, und
- 4: eine Dichtungsanordnung einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit gemäß einer vierten Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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Die 1 zeigt im Halbschnitt eine Dichtungsanordnung 1 einer nicht näher dargestellten Radlagereinheit. Die Dichtungsanordnung ist zur Abdichtung eines Innenraums A der Radlagereinheit vorgesehen. Die Dichtungsanordnung umfasst ein Trägerelement 2, welches mit einem Lagerteil der Radlagereinheit verbunden ist. An dem Trägerelement 2 ist ein elastisches Element 3 vorgesehen, wobei das elastische Element 3 in diesem Ausführungsbeispiel zwei Dichtlippen 4, 5 aufweist. Das Trägerelement 2 und das elastische Element 3 weisen in radialer Höhe des Innenraums A mindestens eine Öffnung 6 auf. In der Öffnung 6 ist ein Lüftungsmittel 7 zum Druckausgleich des Inennraums A vorgesehen. Dieses Lüftungsmittel 7 wird in die Öffnung 6 eingepresst.
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Das Lüftungsmittel 7 weist einen Elastomer-Grundkörper 8 auf. An einem ersten Ende 9 weist der Elastomer-Grundkörper einen Flansch 10 auf und an einem zweiten Ende 11 mindestens ein Schnappelement 12. Dieses Schnappelemente 12 ist in Form eines Hakens ausgebildet, um den Elastomerkörper 8 sicher in der Dichtungsanordnung 1 zu befestigen. Hierzu schnappt das entsprechende Element 12 gegen die Dichtungsanordnung 1.
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Der Flansch 10 liegt dichtend an der Dichtungsanordnung 1 bzw am elastischen Element 3 an und dichtet zusätzlich dadurch die Öffnung 6 ab. Der Flansch 10 weist zudem eine stirnseitige Fläche 13 auf, mit der eine Membrane 14 stoffschlüssig verbunden ist. Die scheibenartig gestaltete semipermeable Membran 14 ermöglicht nur einen Gas- bzw. Luftdurchtritt und sperrt das Lüftungsmittel 7 vor einem Eintritt von Verschmutzungen oder Flüssigkeiten.
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Nachfolgend werden anhand der 2 bis 4 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Gleiche Bauteile werden mit den gleichen Bezugszeichen wie in der vorangegangenen 1 bezeichnet. Die Beschreibung der 2 bis 4 beschränkt sich daher auf die unterschiedlichen Bauteile.
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2 zeigt vor allem eine unterschiedliche Ausbildung des Lüftungsmittels 7. Wie bereits unter 1 erläutert, weißt das Lüftungsmittel 7 eine Membrane 14 auf. Dem gegenüberliegend ist ein Ventil 15 am zweiten Ende 11 angeordnet. Das Ventil kann beispielsweise als Schlitzventil 16 ausgebildet sein. Das als ein Schlitzventil 16 ausgebildete Ventil 15 verhindert einen Schmierstoffdurchtritt und wirkt bezüglich einer Luft- oder Gasströmung als Einwegventil, das einen Luftdurchtritt nur eine Richtung des Innenraums der Radlagereinheit zulässt. Über die Komponenten des zweistufig aufgebauten Lüftungsmittels 10 ergibt sich ein wirksamer Druckausgleich zwischen dem Innenraum und einer Außenseite der Radlagerung und gleichzeitig eine gewünschte Druckentlastung der Dichtlippen 4, 5 an der zugehörigen Umgebungskonstruktion.
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3 zeigt eine weiter Ausführungsform. Hier liegt der Unterschied zu den vorangegangenen Figuren in der Ausrichtung des Lüftungsmittels 7. Dieses ist spiegelbildlich zu den vorangegangenen Figuren angeordnet. Des Weiteren ist in 3 ersichtlich, dass an dem zweiten Ende 11 eine weitere Membrane 17 vorgesehen ist.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Dichtungsanordnung 18 unterschiedlich zu den vorangegangenen Figuren ausgebildet. Wie aus 4 zu erkennen ist, ist ein Ausschnitt einer Radlagereinheit 19 dargestellt. Diese ist mit einem inneren Lagerteil 20 und einem äußeren Lagerteil 21 versehen, zwischen denen ein Innenraum A ausgebildet ist, in dem mindestens eine Wälzkörperreihe 22 vorgesehen ist und wobei eine Dichtungsanordnung 18 zur Abdichtung des Innenraums A vorgesehen ist.
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Die Dichtungsanordnung 18 als Schutzkappe 23 ausgebildet, welche am äußeren Lagerteil 21 fest ist. Die Schutzkappe 23 mit einem zylindrischen Abschnitt 24 eingepresst und wobei sich von dem zylindrischen Abschnitt 24 ein Bodenabschnitt 25 aus in Radialrichtung nach innen erstreckt, um ein innenseitiges Ende des inneren Lagerteils 20 zu bedecken. Der Bodenabschnitt 25 weist dabei mindestens eine Öffnung 26 auf, wobei in der mindestens einen Öffnung 26 das Lüftungsmittel 7 vorgesehen ist. Das Lüftungsmittel 7 selbst, ist bereits wie unter 1 beschrieben ausgebildet. Jedoch ist auch hier eine Ausbildung gemäß den 2 und 3 denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dichtungsanordnung
- 2
- Trägerelement
- 3
- elastisches Element
- 4
- Dichtlippe
- 5
- Dichtlippe
- 6
- Öffnung
- 7
- Lüftungsmittel
- 8
- Elastomer-Grundkörper
- 9
- Erstes Ende
- 10
- Flansch
- 11
- Zweites Ende
- 12
- Schnappelement
- 13
- Stirnseitige Fläche
- 14
- Membrane
- 15
- Ventil
- 16
- Schlitzventil
- 17
- Membrane
- 18
- Dichtungsanordnung
- 19
- Radlagereinheit
- 20
- Inneres Lagerteil
- 21
- Äußeres Lagerteil
- 22
- Wälzkörperreihe
- 23
- Schutzkappe
- 24
- Zylindrischer Abschnitt
- 25
- Bodenabschnitt
- 26
- Öffnung
- A
- Innenraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19543571 A1 [0005]
- JP H09174123 A [0006]
- DE 19935014 A1 [0007]
