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Die Erfindung betrifft eine Segmentlageranordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Wälzlager weisen in vielen Bauformen einen Außenring, einen Innenring und dazwischen abwälzend angeordnete Wälzkörper auf, so dass sich die Ringe zueinander verdrehen können. Neben Wälzlagern, welche eine derartige Rotationsbewegung, also eine Drehung um mehr als 360 Grad, ermöglichen, werden für Schwenkbewegungen auch sogenannte Segmentlager verwendet. Derartige Segmentlager erstrecken sich üblicherweise über einen Winkelbereich um deren Schwenkachse, welcher kleiner als 360 Grad ausgebildet ist.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2005 034 739 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Lagerung eines schwenkbaren Hebels, wobei der Hebel relativ zu einer Umgebungskonstruktion über ein Segmentlager abgestützt ist. Das Segmentlager umfasst eine äußere und eine innere Lagerhalbschale, zwischen denen Rollen in einem Käfig angeordnet sind. Die Lagerhalbschalen sind unverlierbar miteinander verbunden.
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Gebiet der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Segmentlageranordnung vorzuschlagen, welche einfach montiert werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Segmentlageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Segmentlageranordnung, welche insbesondere als eine Radiallageranordnung ausgebildet ist. Die Segmentlageranordnung ermöglicht eine Relativverschwenkung von zwei Lagerpartnern um eine Schwenkachse als eine Hauptachse der Segmentlageranordnung. Die Segmentlageranordnung erstreckt sich um die Hauptachse um einen Winkelbereich kleiner als 360 Grad, insbesondere kleiner als 180 Grad.
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Die Segmentlagerung weist einen Käfig sowie eine Mehrzahl von Rollen auf, wobei die Rollen in dem Käfig angeordnet sind. Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung sind die Rollen als Nadelrollen ausgebildet. Die Nadelrollen weisen in der bevorzugten Ausbildung ein Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis auf, welches vorzugsweise größer als 4:1, vorzugsweise größer als 6:1 und insbesondere größer als 8:1 ausgebildet ist. Die Rollen, insbesondere Nadelrollen, sind ein- oder mehrreihig in dem Käfig angeordnet.
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Die Segmentlageranordnung weist eine Lagerteilschale auf, welche als Laufbahnträger eine Laufbahn für die Rollen umfasst. Im Betrieb wälzen die Rollen auf der Laufbahn der Lagerteilschale ab, sodass der rollengefüllte Käfig auf der Lagerteilschale um die Hauptachse in Umlaufrichtung um einen Schwenkwinkel schwenkbar angeordnet ist. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Lagerteilschale in Umlaufrichtung um die Hauptachse über einen Winkelbereich, welcher kleiner als 360 Grad, insbesondere kleiner als 180 Grad, ausgebildet ist.
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Die Lagerteilschale weist Seitenborde auf, welche zur axialen Führung des Käfigs ausgebildet sind. Besonders bevorzugt ist die Lagerteilschale als eine Metall- und/oder Blechschale ausgebildet. Insbesondere ist die Lagerteilschale als ein Umformteil realisiert. In dieser bevorzugten Ausgestaltung sind die Seitenborde als umgeformte Metallabschnitte, insbesondere Umform- oder Bördelborde, realisiert. Die Seitenborde erstrecken sich bevorzugt in einer Ebene, welche senkrecht zu der Hauptachse angeordnet ist. Im Normalbetrieb kann der Käfig in axialer Richtung an den Seitenborden anlaufen, sodass der Käfig von den Seitenborden geführt ist.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Käfig gegen ein radiales Herausfallen in Richtung der Hauptachse gesichert ist, und zwar indem der Käfig mit den Seitenborden eine Reibschlussverbindung eingeht. Durch die Reibschlussverbindung zwischen Käfig und Seitenborden ist somit sichergestellt, dass die Segmentlageranordnung bei einer Montage nicht zerfallen kann.
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Es ist dabei ein Gedanke der Erfindung, dass eine Montage der Segmentlageranordnung in einer Umgebungskonstruktion auch dadurch erschwert wird, dass aufgrund der in Umlaufrichtung nicht durchgehenden Lagerteilschale der Käfig versehentlich aus der Lagerteilschale herausfallen kann. Dies ist bei einer Endmontage hinderlich, da zwar möglicherweise die Lagerteilschale in der Umgebungskonstruktion festgelegt werden kann, der Käfig jedoch erst durch einen Lagerpartner in der Arbeitsposition fixiert wird. Für eine Abhilfe schlägt die Erfindung vor, dass der Käfig mit den Seitenborden eine Reibschlussverbindung eingeht, sodass dieser aufgrund des Reibschlusses nicht herausfallen kann. Durch die Reibschlussverbindung ist somit sichergestellt, dass bei der Endmontage der Käfig stets in der montierten Position in der Lagerteilschale verbleibt. Auf diese Weise wird die Endmontage vereinfacht und zudem Montagefehler verhindert.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Käfig in der Lagerteilschale, insbesondere zwischen den Seitenborden, in axialer Richtung eingespannt ist, um die Reibschlussverbindung zu bilden.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Käfig in der Lagerteilschale, insbesondere zwischen den Seitenborden in radialer Draufsicht in einer Presspassung, insbesondere in einer Übermaßpassung, angeordnet. Es liegt somit eine Überdeckung zwischen Käfig und der Lagerteilschale, insbesondere den Seitenborden der Lagerteilschale, vor. Durch die Presspassung wird der eingespannte Zustand beziehungsweise die Reibschlussverbindung gebildet. Bei einer Erstmontage kann der Käfig mit den Rollen in einfacher Weise in die Lagerteilschale eingesteckt, insbesondere eingepresst, werden und ist dort durch die Reibschlussverbindung für den Transport und eine Endmontage ausreichend gesichert.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weist der Käfig mindestens ein Reibschlussorgan auf, wobei das Reibschlussorgan sich an mindestens einem der Seitenborde reibschlüssig abstützt. Besonders bevorzugt weist der Käfig auf beiden axialen Seiten derartige Reibschlussorgane auf. Das oder die Reibschlussorgane verbreitern den Käfig in axialer Richtung, sodass die Reibschlussverbindung zwischen Käfig und Seitenborden erfolgt.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung sind die Reibschlussorgane als Verschleißorgane ausgebildet, wobei vorgesehen ist, dass sich die Reibschlussorgane bei einer Relativbewegung zwischen Käfig und Lagerteilschale, insbesondere der Seitenborde abschleifen oder auf andere Weise trennen, sodass der Käfig für einen insbesondere reibungsarmen Betrieb freigegeben ist. Somit wird der Käfig mit den Reibschlussorganen in die Lagerteilschale eingesetzt und die Segmentlageranordnung zum Beispiel in eine Umgebungskonstruktion zur Endmontage eingesetzt. Im Betrieb ist es üblicherweise nachteilig, wenn der Käfig in der Lagerteilschale reibschlüssig gehalten ist. Aus diesem Grund sind die Reibschlussorgane als Verschleißorgane konstruktiv und/oder materialtechnisch so ausgebildet, dass diese sich selbsttätig von dem Grundkörper des Käfigs bei einer Relativbewegung zwischen Lagerteilschale und Käfig trennen, insbesondere abschleifen, und dadurch verschleißen. Folglich werden die Reibschlussorgane im Betrieb von dem Grundkörper getrennt und der Käfig kann ohne die Reibschlussverbindung in der Lagerteilschale reibungsarm bewegt werden.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung sind die Reibschlussorgane aus einem Kunststoff ausgebildet. Der Kunststoff hat den Vorteil, dass dieser sich bei einer Relativbewegung zwischen Käfig und Lagerteilschale mit der Zeit verschleißen und damit trennen kann. Es kann vorgesehen sein, dass die Reibschlussorgane an den Seitenborden festgelegt sind. Bei einer alternativen und zugleich bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Reibschlussorgane jedoch an dem Käfig befestigt, insbesondere angeformt. Es ist nämlich besonders bevorzugt, dass der Käfig mit den Reibschlussorganen als ein Kunststoffkäfig realisiert ist. In dieser Ausgestaltung können die Reibschlussorgane bei der Gestaltung des Werkzeugs für den Kunststoffkäfig bereits berücksichtigt werden, sodass diese ohne zusätzliche Kosten an den Käfig angeformt werden können. Die Reibschlussorgane sind beispielsweise als Noppen ausgebildet, welche sich in axialer Richtung von Seitenringabschnitten des Käfigs wegerstrecken und mit ihren freien Enden an den Seitenborden anliegen.
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Neben der Sicherung gegen ein Herausfallen in radialer Richtung durch die Reibschlussverbindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Segmentlageranordnung Endanschlagseinrichtungen aufweist, wobei die Endanschlagseinrichtungen zur formschlüssigen Sicherung gegen ein Herausfallen des Käfigs in Umlaufrichtung ausgebildet sind.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Rollen in dem Käfig in Richtung der Hauptachse an dem Käfig formschlüssig gesichert. Mindestens in dem montierten Zustand von Käfig und Lagerteilschale sind die Rollen in dem Käfig unverlierbar gefangen. Durch die Sicherung des Käfigs an der Lagerteilschale wird dadurch erreicht, dass weder der Käfig noch die Rollen bei einem Transport oder bei einer Montage herausfallen können.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Rollen in dem Käfig durch den Käfig unverlierbar, insbesondere selbsthaltend, angeordnet sind. Somit sind die Rollen in dem Käfig auch ohne Lagerteilschale unverlierbar gesichert. Im Speziellen ist die Mehrzahl von Rollen in dem Käfig in alle Richtungen, insbesondere radial nach innen, radial nach außen und axial in beide Richtungen formschlüssig durch den Käfig gehalten. In dieser Ausgestaltung bildet der rollengefüllte Käfig eine selbsthaltende Untermontagebaugruppe, wobei ein versehentliches Verlieren von einzelnen Rollen bei der Montage zur Vormontagebaugruppe zur Segmentlageranordnung oder in der Endmontage ausgeschlossen ist.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Käfig als ein Filigrankäfig ausgebildet. Bei einem Filigrankäfig ist für jede der Rollen eine Einzelaufnahme vorgesehen. Der Käfig weist somit eine Mehrzahl von Einzelaufnahmen auf, wobei in den Einzelaufnahmen jeweils eine einzige Rolle angeordnet ist. Der Käfig kann ein- oder mehrreihig ausgebildet sein, um eine oder mehrere Reihen von Rollen aufzunehmen. Besonders bevorzugt sind die Rollen in dem Käfig vollrollig – auch vollnadelig genannt – angeordnet. Bei einer vollrolligen Anordnung sind die Rollen in Umlaufrichtung um die Hauptachse vorzugsweise so eng aneinandergelegt, dass eine Maximalanzahl von Rollen in Umlaufrichtung angeordnet werden kann. Insbesondere ist die Summe aller freien Abstände in Umlaufrichtung kleiner als der Durchmesser einer Rolle in Umlaufrichtung. Durch die vollrollige Anordnung wird bei zugleich bauraumsparender Konstruktion die größtmögliche radiale Tragfähigkeit der Segmentlageranordnung erreicht. Die Rollen weisen jeweils eine eigene Rotationsachse auf, wobei die Gesamtheit der Rotationsachsen einen Teilkreisdurchmesser der Rollen definiert. Insbesondere im Teilkreisdurchmesser sind die Rollen unmittelbar benachbart zueinander, insbesondere vollrollig, angeordnet.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Käfig als der Kunststoffkäfig ausgebildet. Der Kunststoffkäfig kann zum einen mehrteilig realisiert sein und beispielsweise zwei Käfigteilschalen aufweisen, welche gemeinsam den Kunststoffkäfig bilden, wobei bei einer Bestückung des Kunststoffkäfigs die Käfigteilhälften zunächst getrennt sind, die Rollen eingelegt werden und nachfolgend die Käfigteilhälften miteinander verbunden werden, um die Rollen unverlierbar zu halten. Die Verbindung der Käfigteilhälften kann formschlüssig, stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig erfolgen. Bei einer alternativen Ausgestaltung kann der Kunststoffkäfig auch einteilig oder einstückig ausgebildet sein, wobei Stege oder andere Halteorgane in dem Kunststoffkäfig zur Bildung der Einzelaufnahmen und zum Sichern der Rollen in dem Kunststoffkäfig in radialer Richtung elastisch ausgebildet sind, sodass die Rollen in dem Kunststoffkäfig eingedrückt werden können, wobei beim Eindrücken die Stege beziehungsweise Halteorgane elastisch verformt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Segmentlageranordnung als eine Schwenkhebelanordnung, insbesondere mit einem Zugspannhebel für eine Bremse oder für eine Stabilisierungsstange einer hydraulischen Einheit ausgebildet. Die Schwenkhebelanordnung umfasst einen Schwenkhebel, wobei der Schwenkhebel über den rollengefüllten Käfig gelagert ist. Besonders bevorzugt ist die Lagerteilschale in einer Umgebungskonstruktion stationär angeordnet und der Schwenkhebel ist über den rollengefüllten Käfig relativ zu der Umgebungskonstruktion schwenkbar gelagert.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figur. Dabei zeigt:
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1 eine Segmentlageranordnung in dreidimensionaler Darstellung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung eine Segmentlageranordnung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Segmentlageranordnung 1 ist als eine Radiallagerung ausgebildet. Sie erstreckt sich über weniger als 360 Grad und ist als Segmentlagerung bei diesem Beispiel auf einen Winkelbereich um eine Hauptachse der Segmentlageranordnung 1 von weniger als 180 Grad beschränkt. Insbesondere ist die Segmentlageranordnung 1 ausgebildet, zwei Lagerpartner zueinander um die Hauptachse zu verschwenken.
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Die Segmentlageranordnung 1 weist einen Kunststoffkäfig 2 sowie eine Lagerteilschale 3 auf. In dem Kunststoffkäfig 2 ist eine Mehrzahl von als Nadelrollen ausgebildeten Rollen 4 angeordnet. Der rollengefüllte Kunststoffkäfig 2 kann in der Lagerteilschale 3 in Umlaufrichtung um die Hauptachse um einen Schwenkwinkel verschwenkt werden, indem die Rollen 4 auf einer Laufbahn 5 der Lagerteilschale 3 abwälzen und der Kunststoffkäfig 2 um einen Schwenkweg S in der Lagerteilschale 3 verfährt. Insbesondere bildet die Laufbahn 5 eine gerade Zylindermantelfläche, deren Mittelachse auf der Hauptachse liegt.
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Die Lagerteilschale 3 ist in diesem Beispiel als eine Lagerhalbschale ausgebildet und als ein Metallbauteil, insbesondere als ein Metallumformteil realisiert. Die Lagerteilschale 3 weist an den axialen Seiten jeweils ein Seitenbord 6 auf, welches den Kunststoffkäfig 2 in axialer Richtung führt und zugleich gegen ein Herausfallen sichert. An den freien Enden der Lagerteilschale 3 in Umlaufrichtung sind Endanschlagseinrichtungen 7 in Form von radial nach innen gebogenen Endanschlägen 8 in Form von Laschenabschnitten ausgebildet, welche den Schwenkweg S und damit den Schwenkwinkel in Umlaufrichtung beidseitig begrenzen, sodass der Kunststoffkäfig 2 in Umlaufrichtung um die Hauptachse formschlüssig gesichert ist.
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Der Kunststoffkäfig 2 ist ausgebildet, die Rollen 4 unverlierbar zu halten. Hierzu weist der Kunststoffkäfig 2 Einzelaufnahmen 9 auf, in denen jeweils eine Rolle 4 angeordnet ist. Die Einzelaufnahmen 9 sind in radialer Richtung nach innen zu der Hauptachse durch Stegstummel 10 begrenzt, welche sich in axialer Richtung nur über einen Teilabschnitt der Rollen 4 erstrecken. Der Kunststoffkäfig 2 hält die Rollen 4 auch ohne die Lagerteilschale 3 unverlierbar, wobei auf der radialen Außenseite (nicht dargestellt) weitere Stegstummel oder sogar durchgehende Stege angeordnet sind, sodass die Rollen in radialer Richtung nach innen durch die Stegstummel 10 formschlüssig gegen ein Herausfallen gesichert sind und in der Richtung radial nach außen durch die nicht dargestellten Stegstummel oder Stege gegen ein Herausfallen in radialer Richtung nach außen gesichert sind. Die Stegstummel 10 haben den Vorteil, dass die Rollen 4 in dem Kunststoffkäfig 2 durch ein elastisches Verformen der Stegstummel 10 eingedrückt und dadurch eingelegt werden können. Vor diesem Hintergrund ist es auch möglich, dass der Kunststoffkäfig 2 an der gezeigten Vorderseite Stege aufweist und an seiner Rückseite die Stegstummel aufweist, sodass der Kunststoffkäfig 2 von der Rückseite bestückt wird. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Kunststoffkäfig 2 nicht wie dargestellt einteilig, insbesondere einstückig, ausgebildet sein, sondern z.B. aus zwei Teilschalen bestehen, wobei eine innere und eine äußere Teilschale miteinander verbunden werden können. Bei dieser Ausführungsform werden die Rollen 4 zunächst in eine der Teilschalen eingelegt und dann durch Aufsetzen der anderen Teilschale gesichert. Die beiden Teilschalen können formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Die Einzelaufnahmen 9 werden bei dieser Ausführungsform durch das Zusammenspiel der beiden Teilschalen realisiert.
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Wie bereits erläutert, ist der Kunststoffkäfig 2 in der Lagerteilschale 3 in Bezug auf die Umlaufrichtung durch die Endanschlageinrichtungen 7 und in axialer Richtung durch die Seitenborde 6 formschlüssig gegen ein Herausfallen oder Herausfahren gesichert.
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Für eine Sicherung gegen ein Herausfallen des Kunststoffkäfigs 2 in radialer Richtung ist der Kunststoffkäfig 2 in die Lagerteilschale 3 über eine Reibschlussverbindung gesichert. Insbesondere ist der Käfig 2 in die Lagerteilschale 3 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse oder Schwenkachse eingespannt. Hierfür sind auf den axialen Seitenflächen des Kunststoffkäfigs 2 Reibschlussorgane 11 in Form von Noppen angeformt, wobei auf jeder Seite des Kunststoffkäfigs 2 zwei Noppen 11 angeordnet sind und wobei die jeweils gegenüberliegenden Noppen 11 an der gleichen axialen Position angesetzt sind. Die Noppen 11 können gemeinsam mit dem Kunststoffkäfig 2 gefertigt sein, insbesondere sind die Noppen 11 mit dem Kunststoffkäfig 2 einstückig ausgebildet. Die Noppen 11 sind in Presspassung gefertigt, das heißt, dass diese beziehungsweise der Kunststoffkäfig 2 in Axialrichtung zu der Hauptachse zusammengepresst ist. Im entspannten Zustand wäre die axiale Breite des Käfigs im Bereich der Noppen 11 größer als der axiale Freiraum zwischen den Seitenborden 6. Durch das Einspannen des Kunststoffkäfigs 2 mit den Noppen 11 wird die Reibschlussverbindung erzeugt, die sicherstellt, dass der Kunststoffkäfig 2 nicht in radialer Richtung herausfallen kann. Zudem wird durch die Reibschlussverbindung erreicht, dass der Kunststoffkäfig 2 auch nicht in Umlaufrichtung verschoben werden kann.
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Die verwendete Presspassung, wie diese in der 1 dargestellt ist, stellt einen Montagezustand der Segmentlageranordnung 1 dar. Nach der Endmontage in einer Umgebungskonstruktion wird im weiteren Betrieb durch ein Schwenken des Kunststoffkäfigs 2 entlang des Schwenkwegs S erreicht, dass die Noppen 11 sich durch Reibung an den Seitenborden 6 abradieren und somit im Betrieb die Reibschlussverbindung aufgelöst wird. Somit stellt die Reibschlussverbindung eine Transport- und/oder Montagesicherung für die Segmentlageranordnung dar. Die Reibschlussverbindung ist im Betrieb selbstauflösend ausgebildet, sodass nach einiger Betriebszeit keine Funktionsnachteile aufgrund der Reibschlussverbindung verbleiben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Segmentlageranordnung
- 2
- Kunststoffkäfig
- 3
- Lagerteilschale
- 4
- Rollen
- 6
- Seitenborde
- 7
- Endanschlagseinrichtung
- 8
- Endanschlag
- 9
- Einzelaufnahme
- 10
- Stegstummel
- 11
- Noppen
- S
- Schwenkweg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005034739 A1 [0003]
