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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 1 128 157 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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Aus der
US 5,471,754 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vermessen der Geometrie einer Radachse eines Kraftfahrzeuges bekannt, welche manuell an einer Bremsscheibe eines Fahrzeuges angeschraubt wird. Dabei kann es passieren, dass der Nabengreifer nicht präzise angebracht wird, was zu einer ungenauen Messung führt. Außerdem ist die manuelle Montage sehr zeit- und damit kostenintensiv.
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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 erste technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 oder 2 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 8 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete erste Vorrichtung und ein nach dieser technischen Lehre ausgeführtes erstes Verfahren 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 kein 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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Ein anderer Vorteil besteht darin, dass der Nabengreifer mit Hilfe der Einführhilfe automatisiert an der Radachse angebracht werden kann. Dabei ertastet der Nabengreifer die Nabe der Radachse wird in die korrekte Position zur Nabe geführt. Eine solche genaue Führung und Positionierung des Nabengreifers ist vorteilhaft, um danach ein automatisches Einschrauben der Schraubbolzen bzw. der Schraubhülsen zu ermöglichen und/oder 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 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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In einer bevorzugten Ausführungsform ist am Nabengreifer eine definierte Kontaktfläche ausgebildet, an der die Nabe oder die Bremsscheibe ausgerichtet wird. Dies 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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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. 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 ein 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 sie 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 Nabengreifer 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, isolierter 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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Bezugszeichenliste
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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