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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung eines Aufnahmeelementes zur Aufnahme eines Wellendichtringes an einem Gehäuse sowie ein Verfahren zur Anordnung des Aufnahmeelementes, wobei im Gehäuse eine Welle in einer Wellenachse drehbar gelagert ist und wobei der Wellendichtring auf der Welle dichtend aufsitzt.
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Eine Anordnung eines Aufnahmeelementes zur Aufnahme eines Wellendichtringes ist beispielsweise aus der
EP 2 153 075 B1 zu entnehmen. Das Aufnahmeelement dient zur Aufnahme eines Wellendichtringes, um diesen an einem Gehäuse anzuordnen, wobei im Gehäuse eine Welle in einer Wellenachse drehbar gelagert ist und wobei der Wellendichtring auf der Welle dichtend aufsitzt. Der Wellendichtring ist innenseitig im Aufnahmeelement aufgenommen, und das Aufnahmeelement ist als ringförmige Buchse ausgebildet, die in einer Aufnahmebohrung zur zentrierten Aufnahme der Buchse ausgebildet ist. Die Zentrierung der Aufnahme muss dabei konzentrisch zur Wellenachse ausgestaltet sein, wobei sich Toleranzen in der Lagerung der Welle sowie weitere Lagertoleranzen des Aufnahmebereiches zur Aufnahme der Buchse und die Toleranz zur Aufnahme des Wellendichtringes in der Buchse selbst aufsummieren können. Die Aufsummierung mehrerer Toleranzen kann zu einer Lageabweichung des Wellendichtringes zur Wellenachse führen, sodass die Welle nicht zentrisch im Wellendichtring rotiert. Frühzeitiger Verschleiß und mögliche Undichtigkeiten können die Folge sein.
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Bekannt sind weiterhin Aufnahmeelemente in Form von Flanschen, die stirnseitig an einem Gehäuse angebracht werden können. Dabei sitzt der Wellendichtring zentrisch in dem Flansch ein, und über einen weiteren Bund, eine Bohrung oder beispielsweise einen Fortsatz mit einem Außenumfang kann der Flansch zentriert zur Wellenachse am Gehäuse angebracht werden. Das erfordert jedoch wiederum eine konzentrische Bearbeitung eines Zentrierbundes am Aufnahmeelement relativ zum Aufnahmesitz des Wellendichtringes, die, sofern eine minimierte Abweichung der Zentrierung des Wellendichtringes zur Welle gefordert ist, aufwendig hergestellt werden muss. Insbesondere muss die Aufnahmegeometrie zur Aufnahme des Aufnahmeelementes am Gehäuse relativ zur Wellenlagerung sehr genau gefertigt sein, um Lagefehler relativ zur Wellenachse zu vermeiden.
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Aus der
FR 2 667 918 A1 ist ferner ein Aufnahmeelement zur Aufnahme eines Wellendichtringes an einem Gehäuse bekannt, wobei im Gehäuse eine Welle in einer Wellenachse drehbar gelagert ist und wobei der Wellendichtring bei Anordnung des Aufnahmeelementes am Gehäuse auf der Welle dichtend aufsetzbar ist, wobei am Aufnahmeelement eine Zentrierfläche vorgesehen ist, über die das Aufnahmeelement mittels eines direkten Kontaktes an der Welle zentrierbar ist, sodass durch die Zentrierung des Aufnahmeelementes an der Welle der Wellendichtring um die Wellenachse konzentrisch angeordnet ist.
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Auch ist aus der
DE 38 34 765 A1 eine Verbunddichtung bekannt, die in der Nähe einer Befestigungsfläche angeordnet ist, die einen Teil eines ersten Maschinenelements bildet, das im Betrieb zugeordnet ist. Die Verbunddichtung umfaßt drei grundsätzliche Elemente, nämlich ein Halteelement, einen Halteeinsatz und eine elastomere Dichtungseinheit. Ferner ist aus der
DE 38 34 765 A1 ein Ausrichten und Anordnen des Halteelements und des Halteeinsatzes bekannt. Wenn diese Teile ausgerichtet sind und dann zusammengebaut werden, stehen die verschiedenen zusammenpassenden Flächenpaare in engem Eingriff, wodurch der Einsatz relativ zum Halteelement zentriert ist und eine richtige axiale Anordnung des Einsatzes sichergestellt ist.
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Wenngleich hier bereits brauchbare Anordnungen eines Aufnahmeelementes bekannt geworden sind, besteht dennoch Bedarf nach einer verbesserten Anordnung eines Aufnahmeelementes.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Anordnung eines Aufnahmeelementes zur Aufnahme eines Wellendichtringes an einem Gehäuse, wobei eine möglichst minimale außermittige Abweichung des Wellendichtringes zur Wellenachse der Welle erreicht werden soll. Insbesondere soll die Anordnung einfach herstellbar und mit geringem Aufwand montierbar sein.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung eines Aufnahmeflansches zur Aufnahme eines Wellendichtringes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Aufnahmeelement wenigstens eine Zentrierfläche aufweist, über die das Aufnahmeelement an der Welle zentrierbar ist, sodass durch die Zentrierung des Aufnahmeelementes an der Welle der Wellendichtring um die Wellenachse konzentrisch angeordnet ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Zentrierung des Aufnahmeelementes an der Welle kann auf einfache Weise eine konzentrische Ausrichtung des Wellendichtringes zur Welle erfolgen, und es ist sichergestellt, dass der Wellendichtring nicht durch Toleranzen, die am Gehäuse vorhanden sind, außermittig zur Welle angeordnet ist. Insbesondere muss nicht am Gehäuse, das erschwerend auch zweiteilig ausgeführt sein kann, eine zur Wellenlagerung konzentrische Gegengeometrie geschaffen werden, an der das Aufnahmeelement zentriert zur Welle aufgenommen werden muss.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Aufnahmeelementes kann der Verschleiß eines Wellendichtringes minimiert werden, und die Gebrauchsdauer des Wellendichtringes kann deutlich verlängert werden. Damit sind am Gehäuse keine zur Wellenachse zentrierenden Flächen, Absätze, Nuten oder dergleichen notwendig, da das Aufnahmeelement bereits über die Zentrierung an der Welle selbst auch relativ zum Gehäuse ausgerichtet ist, und das Aufnahmeelement kann auf einfache Weise und ohne weitere Zentrierung am Gehäuse befestigt werden, beispielsweise mittels Schraubelementen.
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In einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist die Welle eine Außenumfangsfläche auf, wobei das Aufnahmeelement mit der wenigstens einen Zentrierfläche an der Außenumfangsfläche zentrierbar ist.
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Zur Zentrierung des Aufnahmeelementes ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Welle einen Hohlbereich aufweist, beispielsweise kann die Welle als Hohlwelle ausgeführt sein, und in dem Hohlbereich ist eine Innenumfangsfläche ausgebildet, wobei das Aufnahmeelement mit der wenigstens einen Zentrierfläche an der Innenumfangsfläche zentrierbar ist.
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Beispielsweise können am Aufnahmeelement drei oder mehr radial ausgerichtete Vorsprünge ausgebildet sein, an denen jeweils Zentrierflächen gebildet sind. Die Zentrierfläche kann am Aufnahmeelement auch vollumfänglich ausgebildet sein, beispielsweise als Innenkontur eines Durchganges oder eines Absatzes, der am Aufnahmeelement angeformt ist.
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Der Vorteil bei der Herstellung des Aufnahmeelementes ergibt sich dadurch, dass die wenigstens eine Zentrierfläche, die ausgebildet sein kann an den radial ausgerichteten Vorsprüngen oder die ausgebildet sein kann als vollumfängliche Innenfläche in einem Durchgang oder einem Absatz, gemeinsam mit einem Aufnahmesitzes zur Aufnahme des Wellendichtringes am Aufnahmeelement hergestellt werden kann. Insbesondere kann der Aufnahmesitz zur Aufnahme des Wellendichtringes und die wenigstens eine Zentrierfläche in einer mechanischen Aufspannung bearbeitet werden, beispielsweise in einer Schleifbearbeitung oder in einer Drehbearbeitung. Dadurch entstehen hohe Maßgenauigkeiten und eine gemeinsame Zentrierung zwischen dem Aufnahmesitz und den Zentrierflächen.
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Sind mehrere, über dem Umfang beispielsweise gleich verteilte Zentrierflächen am Aufnahmeelement vorgesehen, so können die Zentrierflächen einen Durchmesser definieren, der korrespondierend zum Durchmesser der Innenumfangsfläche der Welle mit einem vorzugsweise minimalen radialen Spielmaß ausgebildet ist. Zentrieren die Zentrierflächen an der Innenumfangsfläche der Welle, so kann der durch die Zentrierflächen definierte Durchmesser geringfügig kleiner sein als der Innendurchmesser der Innenumfangsfläche der Welle. Das Spielmaß kann so gering sein, dass eine eng tolerierte Spielpassung entsteht, und rotiert die Welle, während das Aufnahmeelement bereits über die Zentrierflächen konzentrisch zur Wellenachse am Gehäuse angeordnet ist, so entsteht ein im Wesentlichen kraftloser Oberflächenkontakt zwischen der Welle und den Zentrierflächen am Aufnahmeelement. Sind über den Umfang verteilte lediglich lokal begrenzte Zentrierflächen am Aufnahmeelement vorgesehen, so wird der Vorteil erreicht, dass nur punktuell ein Oberflächenkontakt zwischen der rotierenden Welle und dem ruhenden Aufnahmeelement entsteht. Da der Kontakt jedoch lediglich zu einer Oberflächenberührung führt, die im Wesentlichen nur kraftlos erfolgt, entsteht kein nennenswerter Verschleiß durch den Kontakt zwischen der Welle und den Zentrierflächen.
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Ist lediglich eine Zentrierfläche durch einen rotationssymmetrischen Innenumfang durch einen Durchgang oder einen Absatz am Aufnahmeelement gebildet, so werden die weiteren Merkmale und zugehörigen Vorteile, die in Zusammenhang mit mehreren über dem Umfang verteilten Zentrierflächen vorstehend beschrieben sind, auf gleiche Weise ermöglicht und erreicht.
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Zur dauerhaften Befestigung des Aufnahmeelementes am Gehäuse können Schraubelemente vorgesehen werden, mit denen nach Zentrierung des Aufnahmeelementes um die Wellenachse das Aufnahmeelement mit dem Gehäuse dauerhaft verbunden werden kann.
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Die Erfindung richtet sich ferner auf ein Verfahren zur Anordnung eines Aufnahmeelementes zur Aufnahme eines Wellendichtringes an einem Gehäuse, wobei im Gehäuse eine Welle in einer Wellenachse drehbar gelagert ist und wobei der Wellendichtring auf der Welle dichtend aufgesetzt wird, wobei das Verfahren wenigstens den Schritt der Anordnung des Aufnahmeelementes am Gehäuse unter Zentrierung des Aufnahmeelementes mit wenigstens einer an dieser vorhandenen Zentrierfläche an der Welle aufweist und es ist der Schritt des Befestigens des Aufnahmeelementes am Gehäuse vorgesehen.
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Vorteilhafterweise kann die Zentrierung des Aufnahmeelementes an der Welle mit wenigstens den weiteren folgenden Schritten erfolgen: Anordnung des Aufnahmeelementes am Gehäuse, Bereitstellen eines Zentrierhilfskörpers mit einem hülsenförmigen Fortsatz, Anordnen des hülsenförmigen Fortsatzes zwischen der wenigstens einen Zentrierfläche und der Welle, Befestigen des Aufnahmeelementes am Gehäuse, insbesondere mittels Schraubelementen und Entfernen des Zentrierhilfskörpers von der Anordnung.
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BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- 1 ein nicht zur Erfindung gehörendes Ausführungsbeispiel einer Anordnung eines Aufnahmeelementes zur Aufnahme eines Wellendichtringes an einem Gehäuse in einem Querschnitt,
- 2 eine Querschnittsansicht des nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiels der Anordnung gemäß 1 entlang der Schnittlinie B-B,
- 3 eine perspektivische Ansicht des Aufnahmeelementes gemäß einem nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiel,
- 4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung eines Aufnahmeelementes zur Aufnahme eines Wellendichtringes an einem Gehäuse,
- 5 eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels der Anordnung gemäß 1 entlang der Schnittlinie B-B,
- 6 eine perspektivische Ansicht des Aufnahmeelementes gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
- 7 eine Querschnittsansicht einer Anordnung eines Aufnahmeelementes an einem Gehäuse, wobei die Zentrierung des Aufnahmeelementes nicht erfindungsgemäß an der Welle über einen Zentrierabsatz der Welle erfolgt,
- 7a eine Detailansicht Y aus 7,
- 8 eine Schnittansicht eines nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiels, wobei die Zentrierung des Aufnahmeelementes über einen Zentrierhilfskörper erfolgt, der beabstandet zur Anordnung des Aufnahmeelementes am Gehäuse gezeigt ist,
- 9 das Ausführungsbeispiel gemäß 8, wobei der Zentrierhilfskörper zur Zentrierung des Aufnahmeelementes appliziert ist und
- 10 das Ausführungsbeispiel gemäß 8, wobei das Aufnahmeelement mit Schraubelementen am Gehäuse befestigt ist und wobei der Zentrierhilfskörper im Unterschied zu 9 wieder entnommen ist.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 1 eines Aufnahmeelementes 10 an einem Gehäuse 12, in dem über eine Lagereinheit 25 eine Welle 13 drehbar in einer Wellenachse 14 gelagert ist. Das Aufnahmeelement 10 ist als Flansch ausgebildet und ist über Schraubelemente 22 an einer Außenseite des Gehäuses 12 befestigt. Im Aufnahmeelement 10 ist in einem Aufnahmesitz ein Wellendichtring 11 aufgenommen, der auf der Außenumfangsfläche 16 der Welle 13 läuft, und den Bereich der Lagereinheit 25 abdichtet.
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2 zeigt zusätzlich zu 1 einen Querschnitt durch die Anordnung 1 entlang der Schnittlinie B-B, welche durch das Aufnahmeelement 10 hindurch verläuft, wie in 1 gezeigt. Durch die Querschnittsansicht sind drei Zentrierflächen 15 gezeigt, die an Vorsprüngen 26 ausgebildet sind, die radial nach innen in Richtung zur Welle 13 weisen. Die Vorsprünge 26 mit den stirnseitigen Zentrierflächen 15 ermöglichen eine um die Wellenachse 14 konzentrische Anordnung des Aufnahmeelementes 10 und damit des Wellendichtringes (siehe 1) an der Welle 13. Die Zentrierflächen 15 definieren einen Durchmesser, der korrespondierend zum Durchmesser der Außenumfangsfläche 16 der Welle 13 ausgebildet ist, sodass eine Spielpassung mit einem minimalen Spiel entsteht.
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3 zeigt zusätzlich zu 2 eine perspektivische Ansicht des Aufnahmeelementes 10, in der die Zentrierflächen stirnseitig an den Vorsprüngen 26 dargestellt sind. Die Vorsprünge 26 sind dreifach vorhanden und in einer 120°-Anordnung zueinander ausgebildet, sodass die Welle 13 über die Zentrierflächen 15 zur Wellenachse 14 zentriert werden kann. In Abwandlung des gezeigten Ausführungsbeispiels können auch vier oder mehr Vorsprünge 26 in vorzugswiese gleicher Winkelteilung zueinander mit jeweiligen Zentrierflächen 15 vorgesehen sein.
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Die Welle 13 erstreckt sich, wie in 1 gezeigt, mit einem Abschnitt in einen Durchgang 27 im Aufnahmeelement 10 hinein, und der im Aufnahmeelement 10 aufgenommene Wellendichtring 11 dichtet den Bereich der Lagereinheit 25 über die Außenumfangsfläche 16 der Welle 13 zum Durchgang 27 im Aufnahmeelement 10 hin ab.
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4 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Anordnung 1 in Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 1 bis 3 und das Aufnahmeelement 10 weist Zentrierflächen 15 auf, die gegen eine Innenumfangsfläche 19 der Welle 13 das Aufnahmeelement 10 zur Wellenachse 14 zentrieren. Dadurch entsteht der Vorteil, dass die Welle 13 nicht über die Setzstelle des Wellendichtringes 11 hinaus verlängert werden muss, um einen Abschnitt der Außenumfangsfläche 16 bereitzustellen, über den die Zentrierflächen 15 das Aufnahmeelement 10 an der Welle 13 um die Wellenachse 14 zentrieren können.
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5 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 4 in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B, die durch das Aufnahmeelement 10 hindurch verläuft. Durch die Schnittansicht werden die Zentrierflächen 15 am Aufnahmeelement 10 im Querschnitt sichtbar, und 6 stellt das Aufnahmeelement 10 mit den radial nach außen weisenden Zentrierflächen 15 perspektivisch dar.
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Das Aufnahmeelement 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel so ausgestaltet, dass die Zentrierflächen 15 entlang der Wellenachse 14 etwa auf gleicher Höhe, d.h. etwa in der gleichen Ebene, angeordnet sind, wie der Wellendichtring 11, sodass das Ausführungsbeispiel eine flache Bauweise des Aufnahmeelementes 10 ermöglicht. Dadurch, dass die Zentrierflächen 15 das Aufnahmeelement 10 an der Innenumfangsfläche 19 der Welle 13 zentrieren, kann der Wellendichtring 11 etwa auf gleicher Höhe entlang der Wellenachse 14 auf der Außenumfangsfläche 16 der Welle 13 laufen.
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7 zeigt in Abwandlung des Ausführungsbeispiels in 1 eine Anordnung 1 eines Aufnahmeelementes 10 am Gehäuse 12, wobei das Aufnahmeelement 10 wie in 1 gezeigt Vorsprünge 26 aufweist, und endseitig an den Vorsprüngen 26 sind Zentrierflächen 15 ausgebildet, wobei nur ein Vorsprung 26 im oberen Teil der Schnittansicht gezeigt ist. Die Vorsprünge 26 sind benachbart zur Anordnung des Wellendichtringes 11 angeordnet, und die Zentrierflächen 15 laufen gegen einen Bereich einer durch einen Absatz gebildeten Außenumfangsfläche 17 mit einem etwas kleineren Durchmesser endseitig an der Welle 13 an. Dadurch ist die Außenumfangsfläche 17 an einem Durchmesser der Welle 13 ausgebildet, der kleiner ist als der Durchmesser der Außenumfangsfläche 16, gegen die der Wellendichtring 11 anläuft.
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7a zeigt die Außenumfangsflächen 16 und 17 in Kontakt mit dem Wellendichtring 11 und mit der Zentrierfläche 15 endseitig am Vorsprung 26 am Aufnahmeelement 10 in einer vergrößerten Ansicht.
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Die 8, 9 und 10 zeigen in mehreren Schritten die Anordnung eines Aufnahmeelementes 10 am Gehäuse 12, wobei das Aufnahmeelement 10 über einen Zentrierhilfskörper 20 konzentrisch um die Wellenachse 14 an der Welle 13 ausgerichtet wird.
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Hierzu zeigt 8 zunächst die nicht zentrierte Anordnung des Aufnahmeelementes 10 am Gehäuse 12 (fehlende Zentrierung nicht dargestellt), und im Aufnahmeelement 10 ist bereits ein Wellendichtring 11 eingesetzt, der auf der Außenumfangsfläche 16 der Welle 13 aufsitzt. Beabstandet zur Anordnung 1 des Aufnahmeelementes 10 am Gehäuse 12 ist ein Zentrierhilfskörper 20 mit einem hülsenförmigen Fortsatz 21 gezeigt, weiterhin sind Schraubelemente 22 fliegend dargestellt, mit denen das Aufnahmeelement 10 am Gehäuse 12 verschraubt werden kann.
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9 zeigt einen ersten Schritt zur Zentrierung des Aufnahmeelementes 10 an der Welle 13, indem der Zentrierhilfskörper 20 entlang der Wellenachse 14 auf die Anordnung 1 zugeführt wird. Der hülsenförmige Fortsatz 21 wird dabei in den umlaufenden radialen Spalt zwischen der Zentrierfläche 15 am Aufnahmeelement 10 und der Außenumfangsfläche 16 der Welle 13 geführt, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wie 8 zeigt. Dadurch wird eine Zentrierung des Aufnahmeelementes 10 zur Wellenachse 14 erreicht, wobei noch während der Anordnung des hülsenförmigen Fortsatzes 21 zwischen der Zentrierfläche 15 und der Außenumfangsfläche 16 das Aufnahmeelement 10 mit den Schraubelementen 22 am Gehäuse 12 verschraubt wird.
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Anschließend kann, wie in 10 gezeigt, der Zentrierhilfskörper 20 mit dem hülsenförmigen Fortsatz 21 von der Anordnung 1 gelöst werden, und durch die Verschraubung des Aufnahmeelementes 10 am Gehäuse 12 mit den Schraubelementen 22 verbleibt das Aufnahmeelement 10 in konzentrischer Anordnung zur Wellenachse 14. Das Ausführungsbeispiel zeigt auf vorteilhafte Weise, dass die Zentrierung des Aufnahmeelementes 10 an der Welle 13 auch ohne direkten Kontakt der Zentrierfläche 15 mit der Außenumfangsfläche 16 der Welle 13 ermöglicht werden kann.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung
- 10
- Aufnahmeelement
- 11
- Wellendichtring
- 12
- Gehäuse
- 13
- Welle
- 14
- Wellenachse
- 15
- Zentrierfläche
- 16
- Außenumfangsfläche
- 17
- Außenumfangsfläche
- 18
- Hohlbereich
- 19
- Innenumfangsfläche
- 20
- Zentrierhilfskörper
- 21
- hülsenförmiger Fortsatz
- 22
- Schraubelement
- 23
- Aufnahmesitz
- 24
- Zentrierabsatz
- 25
- Lagereinheit
- 26
- Vorsprung
- 27
- Durchgang
