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Patent Searching and Data


Title:
ROLLER BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/106742
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a roller bearing (1) having an inner race (9) and an outer race (11). Between the inner race (9) and the outer race (11), several roller bodies (7) are associated with at least one first bearing row (3) between an inner raceway (171) associated with the first bearing row (3) and the outer raceway (191) and several roller bodies (7) are associated with at least one second bearing row (5) between an inner raceway (172) associated with the second bearing row (5) and the outer raceway (192). According to the invention, the at least one first bearing row (3) is designed in such a way that several roller bodies (7) are arranged at a distance (21) from the inner raceway (171) and/or the outer raceway (191) of the bearing row (3) when the inner race (9) or outer race (11) is stationary.

Inventors:
KRAUS, Manfred (Goethestraße 36e, Herzogenaurach, 91074, DE)
WEBER, Jörg (Von-Guttenberg-Straße 23, Forchheim, 91301, DE)
Application Number:
DE2014/200630
Publication Date:
July 23, 2015
Filing Date:
November 12, 2014
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
F16C25/08; F16C19/54; F16C19/50
Foreign References:
US2839343A1958-06-17
US2325623A1943-08-03
US3738719A1973-06-12
DE102006034468A12008-01-31
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1 . Wälzlager (1 ) mit einem Innenring (9) und einem Außenring (1 1 ), wobei zwischen dem Innenring (9) und dem Außenring (1 1 ) mehrere Wälzkörper (7) mindestens einer ersten Lagerreihe (3) zwischen einer der ersten Lagerreihe (3) zugeordneten Innenringlaufbahn (171 ) und Außenringlaufbahn (191 ) zugeordnet sind und mehrere Wälzkörper (7) mindestens einer zweiten Lagerreihe (5) zwischen einer der zweiten Lagerreihe (5) zugeordneten Innenringlaufbahn (172) und Außenringlaufbahn (192) zu- geordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Lagerreihe (3) derart ausgestaltet ist, dass bei einem stehenden Innenring (9) oder Außenring (1 1 ) mehrere Wälzkörper (7) einen Abstand (21 ) zur Innenringlaufbahn (171 ) bzw. Außenringlaufbahn (191 ) der Lagerreihe (3) aufwei- sen.

2. Wälzlager (1 ) nach Anspruch 1 , wobei bei einem drehenden Innenring (9) die Innenringlaufbahn (171 ) oder die Außenringlaufbahn (191 ) der mindestens ersten Lagerreihe (3) einen Laufbahnmittelpunkt (M2) definiert und die Innenringlaufbahn (172) oder die Außenringlaufbahn (192) der mindestens zweiten Lagerreihe (5) einen Lauf- bahnmittelpunkt (M1 ) definiert, die beide mit einer Drehachse (A) des Wälzlagers (1 ) zusammenfallen und wobei bei einem stehenden Innenring (9) die Innenringlaufbahn (171 ) oder die Außenringlaufbahn (191 ) der mindestens ersten Lagerreihe (3) einen Laufbahnmittelpunkt (M3) definiert, der gegenüber dem Laufbahnmittelpunkt (M1 ) der mindestens zweiten Lagerreihe (5) radial versetzt ist. 3. Wälzlager (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Innenring (9) und der Außenring (1 1 ) der mindestens ersten Lagerreihe (3) derart zueinander angeordnet sind, dass eine Lagerluft, ein Lossitz oder dergleichen den Abstand (21 ) bestimmt.

4. Wälzlager (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Außenringlaufbahn (191 ) des stehenden Außenrings (1 1 ) der mindestens ersten Lagerreihe (3) elliptisch ausgeformt ist, so dass der Abstand (21 ) bestimmt ist.

5. Wälzlager (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens erste Lagerreihe (3) ein einreihiges oder mehrreihiges Radialkugellager oder ein ein- reihiges oder mehrreihiges Radialrollenlager (13) ist.

6. Wälzlager (1 ) nach Anspruch 5, wobei das einreihige oder mehrreihige Radialkugellager ein Vierpunk-, ein Dreipunkt- oder ein Schrägkugellager (13) oder das einreihige oder mehrreihige Radialrollenlager ein Zylinderrollen-, ein Nadel-, ein Tonnen oder Pendelrollenlager (13) ist.

7. Wälzlager (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die mindestens zweite Lagerreihe (5) axial vorgespannt ist.

8. Wälzlager (1 ) nach Anspruch 7, wobei mindestens einer der mehreren Wälzkörper (7) der mindestens zweiten Lagerreihe (5) ein Übermaß aufweist, so dass die mindes- tens zweite Lagerreihe (5) vorgespannt ist.

9. Wälzlager (1 ) nach Anspruch 1 , 7 oder 8, wobei die mindestens zweite Lagereihe (5) ein Vierpunktlager, ein zweireihiges Schrägkugellager, ein einreihiges oder mehrreihiges Radialkugellager, ein Tonnen- oder Pendelrollenlager oder eine Kombination von einem Rollen- und Radialkugellager (15) ist. 10. Wälzlager (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Wälzkörperdurchmesser (D2) der mindestens zweiten Lagerreihe (5) kleiner als ein Wälzkörperdurchmesser (D1 ) der mindestens ersten Lagerreihe (3) ist.

Description:
Wälzlager

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager mit einem Innenring und ei- nem Außenring. Zwischen dem Innenring und dem Außenring sind mehrere Wälzkörper mindestens einer ersten Lagerreihe zwischen einer der ersten Lagerreihe zugeordneten Innenringlaufbahn und Außenringlaufbahn zugeordnet und mehrere Wälzkörper mindestens einer zweiten Lagerreihe sind zwischen einer der zweiten Lagerreihe zugeordneten Innenringlaufbahn und Außenringlaufbahn zugeordnet. Wälzlager der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik allseits bekannt und gebräuchlich. Dabei werden die beiden Lagerreihen des Wälzlagers stets gegenseitig verspannt, so dass Wälzkörper, auch wenn keine Betriebskraft auf diese wirkt, trotzdem mit einer Vorlast beaufschlagt sind. Insbesondere finden derartige Wälzlager bei einer Radlagerung Einsatz. Dabei ist das Wälzlager dann ein zweireihi- ges Schrägkugellager in O-Anordnung.

Ein Vorteil derartiger Ausgestaltungen dieser Wälzlager ist, dass durch die Vorspannung der beiden Lagerreihen das Radlager (im Vergleich zu nicht vorgespannten Lagerreihen) sehr steif gegenüber Verkippungen ist. Verkippungen entstehen beispielweise durch Seitenkräfte bei Kurvenfahrten. Durch diese Vorspannung erreicht man somit eine höhere Kippsteifheit und damit ein stabileres Fahrverhalten. Diese Vorspannung bedingt aber auch ein höheres Reibmoment im Wälzlager gegenüber nichtvorgespannten Lagerreihen. Dies hat ein höheres Antriebsmoment und damit einen höheren Treibstoffverbrauch zur Folge. Zudem entstehen bei einer Geradeausfahrt nur geringe Verkippungen, die eine wesentlich geringere Verkippungssteifheit erfor- dem. Die Ursache für das erhöhte Reibmoment resultiert aus der Vorspannung der beiden Lagerreihen. Diese ist jedoch bei einer Geradeausfahrt, welche einen Großteil des Lastkollektives ausmacht, nicht notwendig.

Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist es daher, ein reibungsreduziertes Wälzlager zu schaffen, das bei einem Einsatz als Radlager eines Fahrzeugs vorspannungslos ist und dabei gleichzeitig bei einer Kurvenfahrt die notwendige Verkippungssteifheit liefert. Diese Aufgabe wird durch ein Wälzlager gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.

Das erfindungsgemäße Wälzlager umfasst einen Innenring und einen Außenring. Zwischen dem Innenring und dem Außenring sind mehrere Wälzkörper mindestens einer ersten Lagerreihe zwischen einer der ersten Lagerreihe zugeordneten Innenringlaufbahn und Außenringlaufbahn zugeordnet und mehrere Wälzkörper mindestens einer zweiten Lagerreihe sind zwischen einer der zweiten Lagerreihe zugeordneten Innenringlaufbahn und Außenringlaufbahn zugeordnet.

Erfindungsgemäß ist die mindestens eine erste Lagerreihe derart ausgestaltet, dass bei einem stehenden Innenring oder Außenring mehrere Wälzkörper einen Abstand zur Innenringlaufbahn bzw. Außenringlaufbahn der Lagerreihe aufweisen.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei einem drehenden Innenring die Innenringlaufbahn oder die Außenringlaufbahn der mindestens ersten Lagerreihe einen Laufbahnmittelpunkt definiert und die Innenringlaufbahn oder die Außenringlaufbahn der mindestens zweiten Lagerreihe einen Laufbahnmittelpunkt definiert, die beide mit einer Drehachse des Wälzlagers zusammenfallen und wobei bei einem stehenden Innenring die Innenringlaufbahn oder die Außenringlaufbahn der mindestens ersten Lagerreihe einen Laufbahnmittelpunkt definiert, der gegenüber dem Laufbahnmittelpunkt der mindestens zweiten Lagerreihe radial versetzt ist. So sehen dann weitere Ausführungsformen vor, dass der Innenring und der Außenring der mindestens ersten Lagerreihe derart zueinander angeordnet sind, dass eine Lagerluft, ein Lossitz oder dergleichen den Abstand bestimmt ist, sprich ein Radialspiel ausgebildet ist.

Anstelle der Ausbildung des Radialspiels sieht eine alternative Ausführungsform vor, dass die Außenringlaufbahn des stehenden Außenrings der mindestens ersten Lagerreihe elliptisch ausgeformt ist, so dass ebenso der oben beschriebene Abstand bestimmt ist. Damit kann nämlich der gleiche Effekt, wie zur vorherigen Ausführungsform beschrieben, erreicht werden.

Insbesondere kann die mindestens erste Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzla- gers ein einreihiges oder mehrreihiges Radialkugellager sein, wie beispielsweise ein Vierpunk-, ein Dreipunkt- oder ein Schrägkugellager. Ebenso kann die mindestens erste Lagerreihe aber auch ein einreihiges oder mehrreihiges Radialrollenlager sein, wie beispielsweise ein Zylinderrollen-, ein Nadel-, ein Tonnen- oder Pendelrollenlager.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers ist die mindestens zweite Lagerreihe axial vorgespannt. Findet das erfindungsgemäße Wälzlager somit bei einer Radlagerung Einsatz, so nimmt die mindestens erste Lagerreihe (da gar nicht oder nur leicht vorgespannt) hauptsächlich die aus dem Fahrzeuggewicht resultierenden Gewichtskräfte auf und die mindestens zweite Lagerreihe nimmt dann hauptschlich die aus den Seitenkräften bei Kurvenfahrten resultierenden Verkippungsmomente auf. In einem Idealfall nimmt dabei dann die mindestens zweite Lagerreihe bei einer Geradausfahrt keine Kräfte auf, sondern nimmt erst bei einer Kurvenfahrt die Seitenkräfte und die aus den Seitenkräften resultierenden Verkippungsmomente auf. Selbstverständlich ist aber auch, dass die Seitenkräfte und Verkippungsmomente je nach Konstruktion des erfindungsgemäßen Wälzlagers aber auch durch die mindestens erste Lagerreihe oder durch eine Kombination der mindes- tens ersten und mindestens zweiten Lagerreihe aufgenommen werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers weist mindestens einer der mehreren Wälzkörper der mindestens zweiten Lagerreihe ein Übermaß auf, so dass die mindestens zweite Lagerreihe vorgespannt ist. Diese Vorspannung der mindestens zweiten Lagerreihe durch das Einbringen von Wälzkör- pern mit Übermaß dient dazu Schlupfschäden zu vermeiden und zu starke Anstiege der Reibung bei beginnender Kurvenfahrt zu vermeiden.

Die mindestens zweite Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers kann ein Vierpunktlager, ein zweireihiges Schrägkugellager, ein einreihiges oder mehrreihiges Radialkugellager, ein Rollenlager, ein Tonnen- oder Pendelrollenlager oder eine Kombi- nation von einem Rollen- und Radialkugellager sein.

In einer weiteren Ausführungsform ist denkbar, dass ein Wälzkörperdurchmesser der mindestens zweiten Lagerreihe kleiner ist als ein Wälzkörperdurchmesser der mindestens ersten Lagerreihe. So definiert dann bei dem drehenden Wälzlager die erste Lagerreihe einen Lagermittelpunkt und die zweite Lagerreihe ebenfalls einen Lagermit- telpunkt, die beide mit einer Drehachse des Wälzlagers zusammenfallen.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entspre- chen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch das erfindungsgemäße

Wälzlager mit einer ersten und einer zweiten Lagerreihe;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer ersten oder zweiten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer ersten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers;

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer ersten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers;

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer zweiten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers; Fig. 6 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer zweiten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers;

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer zweiten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers;

Fig. 8 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer zweiten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers;

Fig. 9 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer ersten oder zweiten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers; und

Fig. 10 eine weitere schematische Schnittansicht durch das erfindungs- gemäße Wälzlager mit einer ersten und einer zweiten Lagerreihe, bei dem die beiden Lagerreihen übereinander angeordnet sind.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie das erfindungsgemäße Wälzlager ausgestaltet sein kann und stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.

Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Wälzlager 1 mit einem Innenring 9 und einem Außenring 1 1 , wobei zwischen dem Innenring 9 und dem Außenring 1 1 mehrere Wälzkörper 7 einer ersten Lagerreihe 3 zwischen einer der ersten Lagerreihe 3 zugeordneten Innenringlaufbahn 171 und Außenringlaufbahn 191 zugeordnet sind und mehrere Wälzkörper 7 einer zweiten Lagerreihe 5 zwischen einer der zweiten Lagerreihe 5 zugeordneten Innenringlaufbahn 172 und Außenringlaufbahn 192 zugeordnet sind. Erfindungsgemäß ist die erste Lagerreihe 3 derart ausgestaltet ist, dass bei einem stehenden Innenring 9 oder Außenring 1 1 mehrere Wälzkörper 7 einen Abstand 21 zur Innenringlaufbahn 171 bzw. Außenringlaufbahn 191 der Lagerreihe 3 aufweisen.

Dieses bewirkt, dass bei einem drehenden Innenring 9 die Innenringlaufbahn 171 oder die Außenringlaufbahn 191 der ersten Lagerreihe 3 einen Laufbahnmittelpunkt M2 de- finiert und die Innenringlaufbahn 172 oder die Außenringlaufbahn 192 der zweiten Lagerreihe 5 einen Laufbahnmittelpunkt M1 definiert, die beide mit einer Drehachse A des Wälzlagers 1 zusammenfallen und wobei bei einem stehenden Innenring 9 die Innenringlaufbahn 171 oder die Außenringlaufbahn 191 der ersten Lagerreihe 3 einen Laufbahnmittelpunkt M3 definiert, der gegenüber dem Laufbahnmittelpunkt M1 der zweiten Lagerreihe 5 radial versetzt ist. Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, dass der Innenring 9 und der Außenring 1 1 der ersten Lagerreihe 3 derart zueinander angeordnet sind, dass eine Lagerluft, ein Lossitz oder dergleichen den Abstand bestimmt.

Ebenso ist aber auch denkbar, dass anstelle der zuvor beschriebenen Ausgestaltung, ein gleicher Effekt dadurch erreicht wird, indem die Außenringlaufbahn 191 des stehenden Außenrings 1 1 der ersten Lagerreihe 3 elliptisch ausgeformt ist, so dass der Abstand 21 bestimmt ist.

Ferner ist bei dieser in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform vorgesehen, dass mindestens einer von mehreren Wälzkörpern 7 der zweiten Lagerreihe 5 ein nicht darges- telltes Übermaß aufweist, so dass die zweite Lagerreihe 5 vorgespannt ist. Die zweite Lagerreihe 5 ist hier ein einreihiges Vierpunktlager 15, wobei andere Ausführungsformen auch ein anderes Lager 15 einer zweiten Lagerreihe 5 vorsehen können. Die ers- te Lagereihe 3 ist in dieser Ausführungsform ebenfalls ein einreihiges Radialkugellager 13. Denkbar ist aber auch, dass die erste Lagerreihe 3 ein mehrreihiges Radialkugellager oder ein einreihiges oder mehrreihiges Radialrollenlager 13 ist. Aufgrund dessen, dass die erste Lagerreihe 3 aufgrund obiger Beschreibung gar nicht oder nur leicht vorgespannt ist, kann das erfindungsgemäße Wälzlager 1 bei einem Einsatz als ein Radlager in einem Fahrzeug, hauptsächlich die aus dem Fahrzeuggewicht resultierenden Gewichtskräfte aufnehmen. Die zweite Lagerreihe 5 nimmt dann hauptschlich die aus den Seitenkräften bei Kurvenfahrten resultierenden Verkippungsmo- mente auf. Insbesondere dient die Vorspannung der zweiten Lagerreihe 5 Schlupf- Schäden zu vermeiden und zu starke Anstiege der Reibung bei beginnender Kurvenfahrt zu vermeiden.

Wie hier dargestellt, kann das erfindungsgemäße Wälzlager 1 auch derart ausgestaltet sein, ein Wälzkörperdurchmesser D2 der zweiten Lagerreihe 5 kleiner ist als ein Wälzkörperdurchmesser D1 der ersten Lagerreihe 3. So definiert dann bei dem dre- henden Innenring 9 die erste Lagerreihe 3 einen Laufbahnmittelpunkt M2 und die zweite Lagerreihe 5 ebenfalls einen Laufbahnmittelpunkt M1 , die beide mit einer Drehachse A des Wälzlagers 1 zusammenfallen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer ersten oder zweiten Lagerreihe 3, 5 des erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 . Hier ist die erste oder zweite Lagerreihe 3, 5 ein einreihiges Vierpunktlager 13, 15. Bei einer Ausführungsform als zweite Lagerreihe 5 ist das einreihige Vierpunktlager 15 dann vorgespannt. So weist dann beispielsweise mindestens einer der mehreren Wälzkörper 7 der zweiten Lagerreihe 5 ein nicht dargestelltes Übermaß auf.

Die Figuren 3 und 4 zeigen schematische Schnittansichten weiterer Ausführungsfor- men einer ersten Lagerreihe 3 des erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 . In der Ausführungsform nach Figur 3 ist die erste Lagerreihe 3 ein einreihiges Dreipunktkugellager 13. In der Ausführungsform nach Figur 4 ist die erste Lagerreihe 3 ein einreihiges Schrägkugellager 13.

Die Figuren 5 bis 8 zeigen schematische Schnittansichten weiterer Ausführungsfor- men einer zweiten Lagerreihe 5 des erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 . In der Ausführungsform nach Figur 5 ist die zweite Lagerreihe 5 ein vorgespanntes zweireihiges Schrägkugellager 15. In der Ausführungsform nach Figur 6 ist die zweite Lagerreihe 5 ein vorgespanntes einreihiges Radialkugellager 15. Ferner, wie in einer weiteren Ausfuhrungsfornn in Figur 7 gezeigt, ist die zweite Lagerreihe 5 beispielsweise ein vorgespanntes einreihiges Radialrollenlager 15. In der Ausführungsform nach Figur 8 ist die zweite Lagerreihe 5 ein vorgespanntes kombiniertes Radialrollenkugellager 15. Fig. 9 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer ersten oder zweiten Lagerreihe 3, 5 des erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 . Hier ist die erste oder zweite Lagerreihe 3, 5 ein einreihiges Tonnenrollenlager 13, 15, wobei bei einer Ausführungsform als zweite Lagerreihe 5 das einreihige Tonnenrollenlager 15 vorgespannt ist. Fig. 10 eine weitere schematische Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Wälzlager 1 mit einer ersten und einer zweiten Lagerreihe 3, 5, bei dem in dieser Ausführungsform die beiden Lagerreihen 3, 5 übereinander angeordnet sind. Alle hier dargestellten Bezugszeichen sowie ihre Wirkungsweise sind bereits zu Figur 1 beschrieben, so dass auf eine erneute Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird.

Bezugszeichenliste

Wälzlager

3 erste Lagerreihe

5 zweite Lagerreihe

7 Wälzkörper

9 Innenring

1 1 Außenring

13 Lager der ersten Lagerreihe

15 Lager der zweiten Lagerreihe

171 Innennnglaufbahn der ersten Lagerreihe

172 Innennnglaufbahn der zweiten Lagerreihe

191 Außenringlaufbahn der ersten Lagerreihe

192 Außenringlaufbahn der zweiten Lagerreihe

21 Abstand

A Drehachse

D1 Wälzkörperdurchmesser der ersten Lagerreihe

D2 Wälzkörperdurchmesser der zweiten Lagerreihe

M1 Laufbahnmittelpunkt der Innennnglaufbahn oder der Außenringlaufbahn bei einem drehenden und stehenden Lagerring der zweiten Lagerreihe

M2 Laufbahnmittelpunkt der Innennnglaufbahn oder der Außenringlaufbahn bei einem drehenden Innenring der ersten Lagerreihe

M3 Laufbahnmittelpunkt der Innennnglaufbahn oder der Außenringlaufbahn bei einem stehenden Innenring der ersten Lagerreihe