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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermessen der
Geometrie einer Radachse eines Kraftfahrzeuges, mit einem Nabengreifer
zum Erfassen und Rotieren einer Nabe der Radachse und mit mindestens
einem Messsensor und ein Verfahren hierzu.
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Aus
dem
EP 128 157 A1 ist
ein Nabengreifer einer Vorrichtung zur Messung der Geometrie der Radachsen
einer Achse eines Fahrzeugs bekannt, bei dem die Radnabe mittels
Spannbacken erfasst wird und durch Rotieren der Spannbacken ebenfalls in
Rotation versetzt wird. Auf der Rückseite des Nabengreifers ist
eine zusammen mit dem Nabengreifer rotierbare Messfläche ausgebildet,
an welcher die eigentliche Messung stattfindet. Die Messung erfolgt also
nicht direkt an der Nabe oder Radachse, sondern indirekt an der Rückseite
des Nabengreifers. Hierbei entstehen Messfehler beispielsweise dadurch,
dass der Nabengreifer die Nabe nicht präzise koaxial erfasst und/oder
dadurch, dass die am Nabengreifer verwendeten Bauteile fertigungsbedingt Toleranzen
aufweisen.
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Davon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde,
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vermessen der Geometrie einer Radachse
eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, bei dem eine sehr viel präzisere Messwertaufnahme
erfolgt.
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Als
technische Lösung
dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung mit den
Merkmalen des Anspruches 1 oder 3 und ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruches 8 oder 11 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind den jeweiligen Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Eine
nach der technischen Lösung
gemäß Anspruch.
1 ausgebildete Vorrichtung hat den Vorteil, dass aufgrund der definierten
Anlage des Nabengreifers an der Radachse ein schiefes Einspannen
oder Verkanten vermieden wird. Auch kann durch entsprechendes Feinbearbeiten
der Kontaktfläche
eine sehr präzise
Anlage des Nabengreifers an der Nabe oder Bremsscheibe erreicht
werden, was zu einer weiteren Erhöhung der Präzision der Messung führt.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung ist am Nabengreifer eine Messfläche ausgebildet,
an der die Messsensoren die eigentliche Radachse vermessen. Um fertigungsbedingte
Toleranzen der einzelnen Bauteile zu kompensieren bzw. festzustellen
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, diese Messfläche einstückig mit
der Kontaktfläche
auszuführen.
Dies hat den Vorteil, dass zum einen die Kontaktfläche in Verbindung
mit der Messfläche
sehr präzise
ausgeführt
werden kann, um Messfehler zu reduzieren, und zum anderen kann die
Messfläche
und die Kontaktfläche,
für sich
gesehen, jeweils sehr präzise
vermessen werden und diese Messdaten können dann als Korrekturwerte
bei der Vermessung der Geometrie der Radachse berücksichtigt
werden.
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Eine
nach der technischen Lehre gemäß Anspruch
3 ausgebildete Vorrichtung hat den Vorteil, dass durch das Einschrauben
der Schraubbolzen die Nabe oder die Bremsscheibe unmittelbar an
die Kontaktfläche
herangezogen werden kann, so dass ein exaktes Anliegen des Nabengreifers
an der Nabe oder Bremsscheibe sichergestellt ist. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, dass durch das Anschrauben des Nabengreifers, ähnlich einer
Felge, der Nabengreifer zwingend koaxial zur Radachse ausgerichtet ist.
Hierdurch werden etwaige Messfehler aufgrund ungenauem Einspannens
vermieden.
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Analoges
gilt für
den Fall, dass an der Nabe Gewindebolzen vorgesehen sind. In diesem
Fall sind am Nabengreifer einzeln rotierbare Schraubhülsen angebracht,
die auf die Gewindebolzen der Nabe aufgeschraubt werden, wobei die
zuvor genannten Vorteile hier ebenso eintreten.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass durch diese formschlüssige Verbindung
der Nabengreifer auch dann einhundertprozentig an der Nabe bzw.
an der Bremsscheibe anliegt, wenn die eigentliche Messung durchgeführt wird.
Beispielsweise wird durch diese formschlüssige Verbindung gewährleistet,
dass ein Verrutschen des Greifers gegenüber der Radnabe auch bei Simulation
der Fahrsituation gewährleistet
ist, wenn der Nabengreifer zusammen mit Teilen der Radachse um die
Längsachse
rotiert und/oder wenn vertikale Stöße auf die Radachse ausgeübt werden.
Hierdurch ist also auch während
der Aufnahme der Messwerte sichergestellt, dass der Nabengreifer
stets koaxial und in der gewünschten
Position zur Nabe und zur Radachse verbleibt, was letztendlich zu
einer erhöhten
Genauigkeit der Messwerte führt.
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Noch
ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch das Einschrauben
des Schraubbolzens bzw. durch das Anschrauben der Schraubhülse auch
Radachsen mit segmentierten Naben präzise und zuverlässig gehalten
werden.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung ist am Nabengreifer eine Einführhilfe
vorgesehen, mit der der Nabengreifer die Nabe der Radachse ertasten kann
und mit der der Nabengreifer in die korrekte Position zur Nabe geführt wird.
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Eine
solche genaue Führung
und Positionierung des Nabengreifers ist vorteilhaft, um danach
ein automatisches Einschrauben der Schraubbolzen bzw. der Schraubhülsen zu
erleichtern.
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Dabei
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Einführhilfe mit drei Kegelstiften
und einer Nabenaufnahme auszustatten, wobei die Nabe über die
Kegel in die Nabenaufnahme geführt
wird.
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Die
versenkbare Ausgestaltung der Kegelstifte hat den Vorteil, dass
diese beim Anliegen der Nabe an dem Nabengreifer in der Versenkung
verschwinden und nicht weiter hinderlich sind.
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Nachdem
der Nabengreifer derartig an der Nabe positioniert ist, beginnt
der Nabengreifer langsam zu rotieren, bis ein Taster, insbesondere
ein Tastbolzen, in eine an der Radnabe vorgesehenen Gewindebohrung
eingreift. Nun ist der Nabengreifer exakt zur Nabe positioniert
und die diversen Schraubbolzen bzw. Schraubhülsen können in noch freie Gewindebohrungen
eingreifen bzw. an noch freie Gewindebolzen angreifen, um den Nabengreifer an
der Nabe zu verschrauben.
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Mit
einer derart erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird der Nabengreifer und damit wichtige Teile der Vorrichtung zum
Vermessen der Geometrie derart an der Radachse befestigt, wie das
später
mit der Felge ebenso geschieht. Somit ist hiermit eine sehr gute
Simulation der Fahreigenschaften erreicht, so dass auch hierdurch
sehr realitätsnahe
Messwerte erreicht werden.
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Weitere
Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben
sich aus der beigefügten
Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die
vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils
einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden.
Die erwähnten Ausführungsformen
sind nicht als abschließende Aufzählung zu
verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung
einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine teilweise geschnittene
Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 1;
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3 eine perspektivische Darstellung
einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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4 eine teilweise geschnittene
Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 1.
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In
den 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Vermessen der Geometrie von Radachsen eines Kraftfahrzeuges, insbesondere
zum Vermessen des Spur- und/oder Sturzwinkels, dargestellt. Diese Vorrichtung
dient dem automatisierten Vermessen industriell hergestellter Radachsen.
Das heißt,
bei der Serienfertigung von neuen Radachsen für Kraftfahrzeuge wird während der
Montage der einzelnen Bauteile der jeweilige Sturz- und Spurwinkel
nur grob voreingestellt. Zur genaueren Einstellung des Sturz- und Spurwinkels
wird die Radachse an einer definierten Position am Fließband positioniert
und die Vorrichtung zum Vermessen der Geometrie der Radachse wird
vollautomatisch an die Nabe der Radachse heran geführt. Die
Ermittlung der Spur- und Sturzwerte erfolgt dabei vorteilhafter
Weise unter Berücksichtigung
des Planschlages der Nabe oder der Bremsscheibe.
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Bei
Bedarf kann gleichzeitig eine zweite Vorrichtung zum Vermessen der
Geometrie der Radachse an die zweite Radnabe herangeführt werden,
so dass beide Seiten der Achse zeitgleich vermessen und eingestellt
werden können.
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Die
in den 1 und 2 dargestellte Vorrichtung
zum Vermessen der Geometrie von Radachsen eines Kraftfahrzeuges
umfasst eine an einem hier nicht dargestellten Ständer schwimmend
gelagerte Aufnahme 10, die über ein vertikal ausgerichtetes Drehgelenk 12 mit
einem im Wesentlichen U-förmig ausgebildeten
Haltearm 14 gelenkig verbunden ist. An zwei Schenkeln 16, 18 des
Haltearmes 14 ist ein Nabengreifer 20 angebracht.
Im Gegensatz zum vertikal drehbaren Drehgelenk 12 ist der
Nabengreifer 20 horizontal schwenkbar im Haltearm 14 gehalten, wobei
eine Schwenkachse 22 eine Längsachse 24 des Nabengreifers 20 kreuzt.
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Der
Nabengreifer 20 umfasst einen Korpus 26, welcher über Tragarme 28, 30 an
den Schenkeln 16, 18 des Haltearmes 14 schwenkbar
angebracht ist. Im Korpus 26 ist ein Rotationselement 32 um
die Längsachse 24 rotierbar
eingelassen, an dessen Stirnseite mittig ein als Nabenaufnahme 34 ausgebildeter,
zylindrischer Freiraum geschaffen ist. Unmittelbar am Rand dieser
Nabenaufnahme 34 sind äquidistant
um den Umfang drei Kegelstifte 36, 38, 40 angeordnet,
wobei der Fuß der
Kegelstifte 36, 38, 40 unmittelbar am
Rand der Nabenaufnahme 34 anliegt. Diese Kegelstifte 36, 38, 40 sind
versenkbar gestaltet und verschwinden bei Angreifen einer Kraft
auf die Spitze des jeweiligen Kegelstiftes 36, 38, 40 im
Inneren des Rotationselementes 32. Die Kegelstifte 36, 38, 40 sind
federbelastet und werden somit sofort wieder aus dem Rotationselement 32 herausgedrückt, sobald
die auf die Kegelspitze wirkende Kraft nachlässt.
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Ebenfalls
auf der Stirnseite des Rotationselementes 32, jedoch weiter
entfernt von der Längsachse 24 als
die Kegelspitzen 36, 38, 40 sind drei Schraubbolzen 42, 44, 46 und
einen Tastbolzen 48 vorgesehen, deren Mittelpunkt jeweils
den selben Abstand zur Längsachse 24 aufweist.
Die Schraubbolzen 42, 44, 46 und der
Tastbolzen 48 sind dabei derart über den Umfang verteilt, dass
sie jeweils in eine hier nicht dargestellte Gewindebohrung einer Nabe 50 der
Radachse eingreifen können.
Dabei sind die Schraubbolzen 42, 44, 46 und
der Tastbolzen 48 genau so wie die Kegelstifte 36, 38, 40 im
Rotationselement 32 versenkbar und federbelastet. Gleichzeitig
werden die Schraubbolzen 42, 44, 46 von
einem hier nicht dargestellten Elektromotor angetrieben und sind
um ihre Längsachse
drehbar, so dass die Schraubbolzen 42, 44, 46 in
eine an der Nabe 50 vorgesehene Gewindebohrung ein- und ausschraubbar
sind.
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Das
Drehmoment ist für
jeden einzelnen Schraubbolzen 42, 44, 46 einzeln
einstellbar. Weiterhin ist jeder einzelne Schraubbolzen 42, 44, 46 drehrichtungsabhängig und
drehmomentbegrenzt einstellbar, so dass das Losdrehmoment größer als
das Anzugsdrehmoment sein kann.
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Des
Weiteren ist auf der Stirnseite des Rotationselementes 32 eine
ringförmige
Kontaktfläche 52 ausgebildet,
die etwas von der Stirnseite des Rotationselementes 32 vorsteht.
In der hier dargestellten Ausführungsform
ist die ringförmige
Kontaktfläche 52 mit
Unterbrechungen versehen, so dass es keinen geschlossenen Ring darstellt.
Diese Kontaktfläche 52 dient
der flächenhaften
Anlage der Nabe 50, sobald die Schraubbolzen 42, 44, 46 in
die entsprechenden Gewindebohrungen eingeschraubt sind.
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Das
Rotationselement 32 erstreckt sich von dieser der Nabe 50 zugewandten
Stirnseite bis hinter die Tragarme 28, 30 und
weist dort einen umlaufenden, radial abstehenden Kragen 54 auf,
der an seiner von der Nabe 50 abgewandten Seite eine plan
ausgebildete Messfläche 56 aufweist.
An dieser Messfläche 56 werden
dann Messsensoren 58 angesetzt, um die Radachse zu vermessen.
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Nachfolgend
wird das Andocken des Nabengreifers 20 an die Nabe 50 im
Detail wie folgt beschrieben:
Nachdem die zu vermessende Radachse
in der hier nicht dargestellten Mess- und Einstellstation angekommen ist,
wird die Vorrichtung zum Vermessen des Sturz- und Spurwinkels ebenfalls
an diese Station herangefahren. Danach wird der Nabengreifer 20 zur
Nabe hin bewegt und so an die Nabe 50 herangeführt, dass
die Kegelstifte 36, 38, 40 den Nabenansatz 60 erfassen.
Beim weiteren Heranführen
des Nabengreifers 20 gleitet nun der Nabenansatz 60 an einem
oder mehreren der Kegelstifte 36, 38, 40 entlang
und gelangt somit in die Nabenaufnahme 34. Dabei wird der
Nabengreifers 20 ausgerichtet, wozu es hilfreich ist, dass
der Nabengreifer 20 um die vertikale Drehachse des Drehgelenks 12 drehbar
und horizontal schwenkbar um die Schwenkachse 22 gehalten
ist. Auch ist es hierzu hilfreich, dass der Nabengreifer 20 über die Aufnahme 10 schwimmend gelagert
ist, so dass durch die als Einführhilfe
fungierenden Kegelstifte 36, 38, 40 der
Nabengreifer 20 im Wesentlichen koaxial zur hier nicht
dargestellten Längsachse
der Radachse ausgerichtet wird.
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Nun
wird der Nabengreifer 20 so lange an die Nabe 50 herangeführt, bis
dieser an der Kontaktfläche 52 zur
Anlage kommt. Dabei werden die federbelasteten Kegelstifte 36, 38, 40,
die federbelasteten Schraubbolzen 42, 44, 46 und
der federbelastete Tastbolzen 48 sukzessive ins Innere
des Rotationselementes 32 hineingedrückt. Sobald der Nabengreifer 20 vollflächig mit
seiner Kontaktfläche 52 an
der Nabe 50 anliegt, wird der Nabengreifer 20 langsam
in Rotation versetzt, solange, bis der Tastbolzen 48 in eine
der hier nicht dargestellten Gewindebohrungen an der Radnabe 50 hineinspringt.
Dabei ist der Tastbolzen 48 sich konisch verjüngend ausgebildet,
um die Gewindebohrung auch dann zu erfassen, wenn die Längsachse
der Radachse und die Längsachse 24 des
Nabengreifers 20 einen geringfügigen Versatz aufweisen. Nachdem
der Nabengreifer 20 und die Nabe 50 koaxial ausgerichtet
sind, findet durch das Eingreifen des konischen Tastbolzens 48 in
die Gewindebohrung eine letztendliche Zentrierung dahin gehend statt,
dass der Nabengreifer 20 in einer Ebene senkrecht zur Längsachse 24 soweit
verschoben wird, dass die Längsachse 24 mit
der Längsachse der
Radachse in Deckung kommt. Nun werden die Schraubbolzen 42, 44, 46 angetrieben
und schrauben sich in die jeweilige Gewindebohrung hinein. Dabei
werden die Schraubbolzen 42, 44, 46 so
fest angezogen, dass der Nabengreifer 20 mit seiner Kontaktfläche 52 zuverlässig und
unverrutschbar an der Nabe 50 zur Anlage kommt. Durch eine
derart feste Verbindung des Nabengreifers 20 mit der Nabe 50 und
durch die gleichzeitige Ausrichtung des Nabengreifers 20 mit
der Nabe 50, respektive der Radachse, ist der Nabengreifer 20 ähnlich einer
Felge an der Radachse angebracht.
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Nun
kann die eigentliche Vermessung der Geometrie der Radachse beginnen,
wobei die Messsensoren 58 an die Messfläche 56 heran geführt werden
und so eine direkte Messung der Situation der Radachse erfolgen
kann. Durch die feste und direkte Verbindung des Nabengreifers 20 ist
sichergestellt, dass während
des gesamten Messvorganges, das heißt, auch beim Rotieren des Nabengreifers 20 und bei
Einwirkung anderer Kräfte
zur Simulation der Fahreigenschaften, die Messfläche 56 stets in direkter
Relation zur Nabe ausgerichtet ist. Folglich ist ein Verkanten oder
Verrutschen des Nabengreifers 20 gegenüber der Nabe 50 bzw.
der Radachse nicht möglich,
so dass derartige Fehlerquellen ausgeschaltet sind. Durch die direkte
Anlage des Nabengreifers 20 über die Kontaktfläche 52 an
der Nabe 50 und durch die einstückige Verbindung der Messfläche 56 mit
der Kontaktfläche 52 ist
ebenfalls sichergestellt, dass fertigungsbedingte Toleranzen entweder
nicht vorhanden sind, oder durch vorheriges Kalibrieren der Messfläche 56 bekannt
sind und somit heraus gerechnet werden können.
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Die
in den 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in wesentlichen Teilen gleich aufgebaut, wie die in den 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform.
Der einzige Unterschied besteht darin, dass in dieser zweiten Ausführungsform
die Messfläche 56 fehlt
und dass die Messsensoren 58 am Korpus 26 vorbei bis an
eine an der Nabe 50 angebrachte Bremsscheibe 62 heranführbar sind.
In dieser Ausführungsform
findet die Vermessung der Radachse direkt an der Bremsscheibe, also
unmittelbar an der Radachse statt, so dass auch hier fertigungsbedingte Toleranzen
nicht auftreten können
und dass hier aufgrund der direkten Messung ein etwaiges Verkanten oder
Verschieben des Nabengreifers gegenüber der Radachse nicht zu Messfehlern
führt.
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In
einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform ist die Kontaktfläche nicht
ringförmig,
sondern quadratisch ausgebildet. Auch ist es möglich die Kontaktfläche aus
einer Anzahl kleinerer, isolierte Flächen zusammenzusetzen, die über die Stirnseite
des Rotationselementes verteilt sind.
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In
noch einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform
sind an der Nabe der Radachse Gewindebolzen vorgesehen, auf die
später
die Felge mit den Radmuttern aufgesetzt werden. Hierzu passend weist
der Nabengreifer dieser Ausführungsform statt
der Schraubbolzen nun Schraubhülsen
auf, die analog zu den Schraubbolzen funktionieren. Der einzige
Unterschied ist, dass hier die Schraubhülsen mit ihrem Innengewinde
auf die Gewindebolzen der Nabe angeschraubt werden. Es versteht
sich, dass auch die Schraubhülsen
einzeln schraubbar sind, drehrichtungsabhängig und drehmomentbegrenzt einstellbar
und versenkbar sind.
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Außerdem ist
in dieser Ausführungsform
der Tastbolzen entweder durch eine Tastschale oder durch ein elektronisches
Tastsystem ersetzt, welche das Vorhandensein des Gewindebolzens
erfasst und analog zum Tastbolzen eine Feinjustierung des Nabengreifers
veranlasst, bevor die Schraubhülsen dann
auf die Gewindebolzen aufgeschraubt werden. Die oben genannten Funktionen
und Vorteile treffen in analoger Weise auch auf diese Ausführungsform zu.
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- 10
- Aufnahme
- 12
- Drehgelenk
- 14
- Halbarm
- 16
- Schenkel
- 18
- Schenkel
- 20
- Nabengreifer
- 22
- Schwenkachse
- 24
- Längsachse
- 26
- Korpus
- 28
- Tragarm
- 30
- Tragarm
- 32
- Rotationselement
- 34
- Nabenaufnahme
- 36
- Kegelstift
- 38
- Kegelstift
- 40
- Kegelstift
- 42
- Schraubbolzen
- 44
- Schraubbolzen
- 46
- Schraubbolzen
- 48
- Tastbolzen
- 50
- Nabe
- 52
- Kontaktfläche
- 54
- Kragen
- 56
- Messfläche
- 58
- Messsensor
- 60
- Nabenansatz
- 62
- Bremsscheibe