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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkung für Flugzeugfahrwerke
mit wenigstens einer Zahnstange, die in wenigstens einem Endbereich, vorzugsweise
in beiden Endbereichen mit einem in einem ersten Zylinder verschieblich
geführten Kolben in Verbindung steht oder verbindbar ist.
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Eine
solche Lenkung für Flugzeugfahrwerke ist in 10 dargestellt.
Mit dem Bezugszeichen 10 ist eine Zahnstange gekennzeichnet,
die in ihren beiden Endbereichen mit jeweils einem Kolben 30 in Verbindung
steht. Dabei sind die Kolben in zwei Zylindern 20 verschieblich
geführt. Je nach dem welcher der Zylinderräume
mit einem Druckmittel beaufschlagt wird, wird die Zahnstange 10 nach
rechts oder links bewegt, wodurch es zu der gewünschten Drehbewegung
des Zahnrades 100 und damit zu dem gewünschten
Lenkwinkel kommt.
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Des
weiteren ist aus dem Stand der Technik gemäß der
DE 20 54 554 A1 eine
Lenkung für Flugzeugfahrwerke bekannt, bei der auf gegenüberliegenden
Seiten eines Zahnrades zwei Zahnstangen angeordnet sind, die in
einem Endbereich mit einem Kolben in Verbindung stehen. In dem anderen
Endbereich weisen die Zahnstangen keinen Kolben auf und sind in
einem Zylinderraum aufnehmbar, der einen federvorgespannten Teleskopzylinder
aufweist. Dieser dient zur Rückführung der Zahnstange.
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Die
in 10 dargestellte Anordnung eines Zahnstangenlenkmotors
(rack and pinion) ist eine bewährte Technologie zur Ansteuerung
eines aktiv gelenkten Bugfahrwerks. Häufig jedoch wird
die Gesamtbreite der Lenkung und somit der Lenkwinkel durch die
Dimensionen/Gestaltung des Einbauraums begrenzt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gesamtbreite
einer normalen hydraulischen Zahnstangenlenkung zu reduzieren ohne
dass es dabei zu Leistungseinbußen bezüglich aktivem und/oder
passivem Lenkwinkel kommt bzw. bei vorgegebener Gesamtbreite einer
Zahnstangenlenkung einen vergrößerten aktiven
und/oder passiven Lenkwinkel zu erreichen. Vorzugsweise sind ferner
Leistungseinbußen bezüglich Lenkmoment und automatischem
Einrasten/Ausrasten der Zahnstange während des Abschleppens
zu vermeiden.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Lenkung für Flugzeugfahrwerke mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach
ist vorgesehen, dass der erste Zylinder als Teleskopzylinder ausgeführt
ist und relativ zu einem zweiten Zylinder verschiebbar ist, wobei
eine Druckmittelversorgung vorgesehen ist, mit der der Kolben und/oder
der erste Zylinder derart in Verbindung steht, dass auf den Kolben
und/oder auf den ersten Zylinder eine durch das Druckmittel bedingte Druckkraft
ausübbar ist.
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Erfindungsgemäß ist
somit vorgesehen, dass der Kolben nicht in einem herkömmlichen,
ortsfesten Zylinder bewegt wird, wie dies gemäß 10 der
Fall ist, sondern in einem Teleskopzylinder, der relativ zu einem
zweiten, vorzugsweise ortsfesten Zylinder verschiebbar ist. Durch
eine derartige Ausgestaltung vergrößert sich bei
vorgegebener Gesamtbreite der maximale Lenkwinkel bzw. es lässt sich
bei vorgegebenem Lenkwinkel eine Verkleinerung der Einbaugröße
erzielen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein oder
mehrere Verbindungskanäle und/oder Bohrungen vorgesehen
sind, die die Druckmittelversorgung mit dem in dem Teleskopzylinder
befindlichen Kolbenraum verbinden. Durch solche integrierte Verbindungskanäle
kann der Vorteil erreicht werden, dass externe Verbindungsschläuche vermieden
werden. Es sind vorzugsweise keine dynamisch belasteten Druckschläuche
oder andere bewegte hydraulische Verbindungen nötig.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Teleskopzylinder
aus einem Zylinderkörper und einer den Zylinderkörper
auf seiner Umfangsfläche zumindest teilweise umgebenden Hülse
besteht und dass sich der oder die Verbindungskanäle zwischen
den Zylinderkörper und der Hülse befinden.
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Denkbar
ist es beispielsweise, dass der Zylinderkörper einen oder
mehrere auf seiner Umfangsfläche angeordnete Kanäle
aufweist, die vorzugsweise parallel zur Längsachse des
Zylinderkörpers verlaufen. Diese Verbindungskanäle
weisen einen Einlass auf, über den das Druckmittel in den
oder die Kanäle einströmt sowie einen Auslass,
der mit einer oder mehreren, vorzugsweise in Umfangsrichtung verteilten
Verbindungsbohrungen des Zylinderkörpers in Verbindung
stehen. Durch diese Verbindungsbohrungen gelangt das Druckmittel
in den Kolbenraum des Teleskopzylinders und bewirkt dort bei entsprechender
Druckbeaufschlagung, dass auf den Kolben eine Druckkraft ausgeübt
wird, durch die es zu einer Bewegung der Zahnstange kommt.
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Die
Hülse kann auf den Zylinderkörper thermisch gefügt
sein und/oder mit dieser verschweißt sein.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Teleskopzylinder
einen zylinderförmigen Abschnitt sowie einen Abschnitt
aufweist, der wenigstens eine mit Druckmittel beaufschlagbare Fläche
aufweist, die derart angeordnet ist, dass auf den Teleskopzylinder
durch das Druckmittel bei Druckbeaufschlagung ei ne in Bewegungsrichtung
der Zahnstange wirkende Kraft ausgeübt wird, wobei diese
Fläche größer ist als die Querschnittsfläche
des Kolbenraumes des Teleskopzylinders. Durch diese Ausgestaltung
der gegensinnig wirkenden Flächen wird sichergestellt,
dass der Teleskopzylinder bei Druckbeaufschlagung nicht bewegt wird,
sondern auf Anschlag gehalten wird. Die Druckbeaufschlagung führt
somit nur dazu, dass der Kolben die Zahnstange bewegt.
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Der
Abschnitt kann beispielsweise als mit Druck beaufschlagter Flansch
ausgeführt sein, der sich im Bereich der Außenfläche
des zylinderförmigen Abschnittes erstreckt.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die genannte
Hülse, die den Zylinderkörper auf seiner Umfangsfläche
zumindest teilweise umgibt, die Lauffläche bildet, auf
der der Teleskopzylinder relativ zu dem zweiten Zylinder läuft.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lenkung
ein Linearlager zur Lagerung der Zahnstange aufweist, wobei dieses
Linearlager als Kugelumlauflinearlager ausgeführt ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein Kugelumlauflinearlager
zur Lagerung einer Zahnstange der Lenkung eines Flugzeugfahrwerkes, wobei
das Kugelumlauflinearlager als selbsttragender Einsatz zur Aufnahme
in einem Lagerträger ausgeführt ist. Ein Kugelumlauflinearlager
verringert gegenüber üblicherweise eingesetzten
Gleitlagern die Reibungsverluste und ermöglicht durch Rollreibung eine
Schmierung auf Lebenszeit. Die Konstruktion des Kugelumlauflinearlagers
als selbsttragender Einsatz erlaubt eine Vormontage und erleichtert
die Endmontage.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kugelumlauflinearlager
ein Basislager, wenigstens eine an dem Basislager angeordneter Lagerendkappe,
wenigstens zwei Kugelführungen sowie die Kugeln aufweist.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Basislager und/oder die Lagerendkappe
derart ausgeführt sind, dass im nicht vollständig
aufgesetzten Zustand der Lagerendkappe eine Befüllung der
Kugelführungen mit Kugeln möglich ist.
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Dabei
ist es denkbar, dass die wenigstens eine Lagerendkappe eine Fase
aufweist, mittels derer die Kugelführung auf das Basislager
gepresst wird.
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Die über
die Fase der Lagerendkappe in Position gehaltenen Kugelführungen
erlauben bei nicht vollständig angezogenen Lagerendkappenschrauben
die Befüllung der Kugelführungen mit Kugeln. Ist das
Basislager mit allen Kugeln befüllt worden, werden die
Lagerendkappenschrauben angezogen, wobei die Kugelführungen über
die Fasen an das Basislager gedrückt werden und die Kugeln
umschließen.
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Eine
Aufteilung in Lagerträger und Lagereinsatz erlaubt eine
einfache Herstellung des Lagerspiels beispielsweise mittels einer
eingelegten Scheibe.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein Kugelumlauflinearlager,
das Bestandteil der erfindungsgemäßen Lenkung
ist. Dem entsprechend ist von der Erfindung auch eine Lenkung mit
einem solchen erfindungsgemäßen Kugelumlauflinearlager umfasst.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigen:
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1:
eine Ansicht der erfindungsgemäßen Teleskoplenkung
in neutraler Stellung,
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2:
eine vergrößerte Darstellung des linken Endbereiches
der Teleskoplenkung gemäß 1,
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3:
eine Ansicht der Teleskoplenkung in maximaler Auslenkung ohne Bewegung
des Teleskopzylinders,
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4:
eine Ansicht der Teleskoplenkung in maximaler aktiver Auslenkung
mit Bewegung des Teleskopzylinders,
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5:
eine Ansicht der Teleskoplenkung in maximaler passiver Auslenkung
mit Bewegung des Teleskopzylinders,
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6:
perspektivische Darstellungen des Zylinderkörpers sowie
der Hülse des Teleskopzylinders,
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7:
eine perspektivische Darstellung des Kugelumlauflinearlagers,
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8:
weitere Darstellungen des Kugelumlauflinearlagers mit Detailansichten,
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9:
eine Ansicht des Kugelumlauflinearlagers mit Zahnstange und
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10:
eine Ansicht der Zahnstangenlenkung gemäß dem
Stand der Technik.
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1 zeigt
mit dem Bezugszeichen 10 eine nach rechts und links verfahrbare
Zahnstange, die mit einer Verzahnung eines Bauteils 100 kämmt,
das seinerseits Bestandteil eines Fahrwerkes, vorzugsweise eines
Bugfahrwerkes eines Flugzeuges darstellt. Wie dies aus 1 hervorgeht,
weist die erfindungsgemäße Lenkung zwei Kolben 30 auf,
die jeweils in den Endbereichen der Zahnstagen 10 angeordnet
sind und mit diesen Enden lose in Verbindung stehen. Die Kolben 30 sind
in Teleskopzylindern 20 verschieblich aufgenommen.
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Mit
dem Bezugszeichen 110 ist jeweils ein zweiter, ortsfester
Zylinder gekennzeichnet.
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Mit
dem Bezugszeichen 50 ist ein Kugelumlauflinearlager gekennzeichnet,
das zur geführten translatorischen Bewegung der Zahnstange 10 dient.
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Des
weiteren ist in 1 mit dem Bezugszeichen A1 die
hydraulisch wirksame Fläche gekennzeichnet, die bei Beaufschlagung
mit Druckmittel auf den Kolben 30 wirkt, und mit dem Bezugszeichen
A2 die hydraulisch wirksame Fläche, die bei Druckbeaufschlagung
auf den flanschförmigen Abschnitt 26 des Teleskopzylinders 20 einwirkt.
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Wie
dies aus 2 hervorgeht, ist eine Druckmittelversorgung
bzw. Druckzuleitung 40 vorgesehen, durch die Druckmittel,
vorzugsweise ein Hydrauliköl zunächst in den Ringraum
zwischen dem ortsfesten Zylinder 110 und dem Teleskopzylinder 20 eingeführt
wird. Wie dies aus 2 weiter hervorgeht und durch
einen gekrümmten Pfeil angedeutet ist, durchströmt
das Druckmittel sodann Verbindungskanäle 21, die
sich parallel zur Längsachse des Zylinderkörpers 24 des
Teleskopzylinders 20 erstrecken und die sich zwischen diesem
Zylinderkörper 24 und einer auf diesen aufgeschobenen
Hülse 25 befinden.
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Eine
perspektivische Darstellung dieser zwei Bauteile ist in 6 dargestellt.
Mit dem Bezugszeichen 24 ist der Zylinderkörper
und mit dem Bezugszeichen 25 die Hülse dargestellt.
Die Hülse 25 ist vorzugsweise thermisch gefügt
und dann verschweißt. Die Schweißnaht ist in 6 mit
dem Bezugszeichen 29 angedeutet.
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Nach
Durchströmen dieser Verbindungskanäle 21 gelangt
das Druckmittel über Verbindungsbohrungen 22 in
den Kolbenraum 23 des Teleskopzylinders 20.
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Wird
ausgehend von der Position gemäß 1 der
links dargestellte Kolbenraum 23 mit Druckmittel beaufschlagt,
wird auf den links dargestellten Kolben 30 eine nach rechts
gerichtete Kraft ausgeübt, was dazu führt, dass
die Zahnstange 10 ebenfalls nach rechts bewegt wird. Sobald
der rechts dargestellte Kolben 30 seinen Anschlag im zugeordneten
Teleskopzylinder 20 erreicht hat, ergibt sich die in 3 dargestellte
Position. Dort ist die maximale Auslenkung der Zahnstange 10 bzw.
der Lenkung ohne Bewegung des Teleskopzylinders 20 dargestellt.
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Wird
der Druck auf den Kolbenraum 23 des links dargestellten
Teleskopzylinders 20 aufrechterhalten, führt dies
dazu, dass der rechts dargestellte Kolben 30 den rechts
dargestellten Teleskopzylinder 20 ausschiebt, bis die in 4 dargestellte
Position erreicht ist. Diese Position zeigt die Teleskoplenkung in
maximaler aktiver Auslenkung mit Bewegung des Teleskopzylinders.
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Durch
den genannten Bewegungsablauf wird eine Lenkbewegung des Bauteils 100 bzw.
des entsprechend zugeordneten Fahrwerkes im Uhrzeigersinn gestartet
bzw. erzielt.
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Der
durch das Druckmittel bewirkte Druck wirkt gleichzeitig auf die
Ringfläche A2, das heißt auf die ringförmige
Fläche des flanschförmigen Abschnittes 26,
sowie auch auf die Fläche A1, die der Querschnittsfläche
des Kolbens 30 bzw. der Querschnittsfläche des
Kolbenraumes 23 entspricht. Wie dies aus 1 bzw. 2 ersichtlich
ist, sind die beiden Flächen gegensinnig angeordnet, das
heißt die ringförmige Fläche des flanschförmigen
Abschnittes 26 weist in eine Richtung, während
die Stirnseite des Kolbenraumes 23 in die andere Richtung
weist. Aufgrund dieser gegensinnigen Anordnung der beiden Flächen,
sowie der Tatsache, dass in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
die hydraulische Fläche A2 größer ist
als die hydraulische Fläche A1 wird gewährleistet,
dass der Teleskopzylinder 20 auf Anschlag gehalten wird,
wenn der linke Kolben 30 ausgehend von 1 die
Zahnstange nach rechts bewegt, so dass die in 2 bzw. 3 dargestellte Position
erreicht wird. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
wird der Teleskopzylinderanschlag durch das Zahnstangenlager gebildet.
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5 zeigt
eine Situation, bei der die Zahnstange 10 ausgerastet ist,
das heißt mit dem Bauteil 100 nicht in Eingriff
steht. Hierdurch ergibt sich eine gegenüber der Position
gemäß 4 vergrößerte passive
Auslenkung mit Bewegung des Teleskopzylinders. Durch den verbleibenden
Restdruck ist gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
vorgesehen, dass auch in diesem passiven Lenkungsmode, der beispielsweise
beim Abschleppen eingestellt werden kann, die Teleskopzylinder immer
auf Anschlag gehalten werden.
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Das
genannte Flächenverhältnis A1 < A2 gewährleistet ferner,
dass beim Einfahren keine mechanische Rückführung
der Teleskopzylinder benötigt wird, da diese zunächst
einfahren, bevor der Kolben 30 sich innerhalb des Teleskopzylinders 20 bewegt. Wird
somit beispielsweise ausgehend von der Position gemäß 4 der
rechts dargestellte Kolbenraum mit Druckmittel beaufschlagt, führt
dies aufgrund der vergleichsweise großen Fläche
A2 zunächst zu einer Bewegung des Teleskopzylinders 20 nach
links. Hat dieser seinen Anschlag in Form des Zahnstangenlagers
erreicht, wird der rechts dargestellte Kolben innerhalb des rechts
dargestellten Teleskopzylinders 20 nach links bewegt und
zwar beispielsweise entweder bis zur Neutralposition gemäß 1 oder
weiter bis auf Anschlag am Zahnstangenlager.
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Die
Zahnstange 10 ist in einem Kugelumlauflinearlager 50 gelagert,
dass in 7 dargestellt ist. Weitere Ansichten
des Kugelumlauflinearlagers 50 ergeben sich aus 8.
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Das
Kugelumlauflinearlager gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in einem Lagerträger 60 aufgenommen.
In diesem Lagerträger 60 ist ein Basislager 51,
wenigstens eine, vorzugsweise zwei an dem Basislager 51 angeordnete
Lagerendkappen 52 sowie wenigstens zwei Kugelführungen 53 mit
darin befindlichen Kugeln 54 angeordnet.
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Ein
Kugelumlauflinearlager bringt den Vorteil mit sich, dass vergleichsweise
geringe Reibungsverluste entstehen und dass durch die Rollreibung
eine Schmierung auf Lebenszeit ermöglicht ist.
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In
der dargestellten Ausführungsform ist das Kugelumlauflinearlager 50 als
selbsttragender Einsatz in dem Lagerträger 60 ausgeführt.
Zwischen dem selbsttragenden Einsatz 50 und dem Lagerträger 60 kann
eine Scheibe oder dergleichen montiert sein, über die das
Lagerspiel eingestellt wird. Die Kugelführungen 53 werden über
das Basislager 51 positioniert und über die schräge
Fläche der Lagerendkappen 52 fixiert. Diese Verschlußmöglichkeit
erlaubt es, im teilfixierten Zustand der Lagerendkappen 52 das
Befüllen des Basislagers 51 mit Kugeln 54.
Im vollfixierten Zustand wird gewährleistet, dass die Kugeln 54 nicht
aus dem Basislager 51 herausfallen.
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Die über
die Fase der Lagerendkappen 52 in Position gehaltenen Kugelführungen
erlauben es somit, dass bei nicht vollständig angezogener
Lagerendkappenschraube die Befüllung der Kugelführung 53 mit
Kugeln möglich ist. Sind die Schrauben vollständig
angezogen, werden mittels der Fase der Lagerendkappen 52 die
Kugelführungen 53 an das Basislager 51 gedrückt
und die Kugeln 54 durch die Kugelführung 53 umschlossen.
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Die
dargestellte Aufteilung in Lagerträger 60 und
Lagereinsatz 50 erlaubt eine einfache Einstellung des Lagerspiels
beispielsweise mittels einer eingelegten Scheibe.
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9 zeigt
eine Darstellung des Kugelumlauflinearlagers 50 mit eingesetzter
Zahnstange 10. Die dort angedeuteten Pfeile verdeutlichen,
dass die Zahnstage 10 in dem Kugelumlauflinearlager 50 radial
und tangential geführt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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