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Die Erfindung betrifft ein einen mehrteiligen Bolzenkäfig für Wälzlager und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von zweireihigen Pendelrollenlagern bekannt.
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In großen Wälzlagern ist der Bolzenkäfig seit langem als Standardkäfig bekannt. Nachteilig an den bekannten Käfigen ist, dass die Käfige bei großen Lagern sehr aufwendig zu fertigen sowie zu montieren sind. Da der Bolzenkäfig bei der Endmontage direkt am Lager verschweißt werden muss, besteht die Gefahr, dass Lager durch Schweißperlen oder Schweißschlacke zu verschmutzen oder sogar zu beschädigen. Des Weiteren stellt sich durch den Schweißprozess und dem hiermit verbundenen Wärmeeintrag ein Verzug der Seitenscheibe ein. Des Weiteren wird aufgrund des Wärmeeintrags durch das Schweißverfahren die Härte des randschichtgehärteten Bolzens durch einen Anlasseffekt herabgesetzt. Dies führt zu erhöhtem Bolzenverschleiß im Randbereich, d. h. an der seitenscheibennahen Zone. Die Herstellung ist zeit- und kostenintensiv.
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Es besteht somit die technische Aufgabe, einen Bolzenkäfig für ein Wälzlager bereitzustellen, der die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere gelöst durch einen Bolzenkäfig für ein Wälzlager aufweisend eine erste Käfigseitenscheibe, eine zweite Käfigseitenscheibe und eine Mehrzahl von Verbindungsmitteln, die die Käfigseitenscheiben verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei unterschiedliche Typen von Verbindungsmitteln verwendet werden.
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Durch das Vorsehen des ersten Verbindungsmitteltyps ist eine hochfeste Verbindung der Käfigseitenscheiben des Bolzenkäfigs erzielbar. Durch das Vorsehen des zweites Verbindungsmitteltyps ist eine kostengünstige Verbindung der Käfigseitenscheiben des Bolzenkäfigs erzielbar.
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Das Kombisystem besteht aus unterschiedlichen Verbindungs- und Fixierungstechniken am gleichen Käfiggrundgerüst. Durch Variation und gezielter Paarung von Verbindungen des Verbindungsmittels mit den Seitenscheiben kann eine Kostenreduzierung erzielt werden.
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Die Variation kann hierbei von kostenintensiven bis hin zu sehr kostengünstigen Paarungen ausgeführt werden; eine Auswahl ist anwendungs- und funktionsbezogen.
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Vorzugsweise ist der Bolzenkäfig ein mehrteiliger, nichtsegmentierter Käfig.
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Bevorzugt findet der Bolzenkäfig in Großlagern Anwendung. Besonders bevorzugt ist der Bolzenkäfig bei den Wälzlagerbauarten Kegelrollenlager, Zylinderrollenlager und Pendelrollenlager einsetzbar.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind erste Enden der Verbindungsmittel in Ausnehmungen der ersten Käfigseitenscheibe fixiert.
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Damit lassen sich die Verbindungsmittel auf einfache Weise an den ersten Käfigseitenscheiben befestigen.
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Vorzugsweise ist die Ausnehmungen ein Sackloch mit Gewinde. Damit sind die ersten Enden der Verbindungsmittel auf einfache Weise mit der ersten Käfigseitenscheibe verschraubbar.
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Bevorzugt ist die Ausnehmung als eine Pressverbindung, eine Klebeverbindung oder eine Steckverbindung ausgeführt. Damit werden Alternativen bereitgestellt, um die ersten Enden der Verbindungsmittel auf einfache Weise mit der ersten Käfigseitenscheibe zu verbinden.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die zweite Käfigseitenscheibe Öffnungen auf, um zweite Enden der Verbindungsmittel aufzunehmen.
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Bevorzugt sind die zweiten Enden der ersten Verbindungsmittel und die zweiten Enden der zweiten Verbindungsmittel in die Öffnungen der zweiten Käfigseitenscheibe versenkt.
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Damit ist sichergestellt, dass die zweiten Enden der Verbindungsmittel nicht über die zweite Käfigseitenscheibe nach außen herausragen.
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Bevorzugt sind die Öffnungen als Bohrungen ausgebildet, die nicht durch die gesamte Höhe der zweiten Käfigseitenscheibe reichen.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die zweiten Enden der ersten Verbindungsmittel mittels Befestigungsmitteln in den Öffnungen der zweiten Käfigseitenscheibe fixiert, wobei die zweiten Enden der zweiten Verbindungsmittel in die Öffnungen eingebracht sind.
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Auf diese Weise wird ein Fixieren der zweiten Enden der ersten Verbindungsmittel an der zweiten Käfigseitenscheibe ermöglicht. Bevorzugt weisen die Befestigungsmittel ein Innen- und ein Außengewinde auf. Hierdurch ist eine kraftschlüssige Verbindung der ersten Verbindungsmittel an der zweiten Käfigseitenscheibe ausbildbar.
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Vorzugsweise weisen das Innengewinde und das Außengewinde der Befestigungsmittel die gleiche Steigung auf. Bevorzugt sind das Innengewinde und das Außengewinde gleichläufig. Besonders bevorzugt sind die Befestigungsmittel als Verbindungsmuttern ausgebildet.
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Bevorzugt weist die zweite Käfigseitenscheibe in der Öffnung ein Gegengewinde zum Außengewinde des Befestigungsmittels auf, um eine kraftschlüssige Verbindung zu erzielen. Bevorzugt weisen die zweiten Enden der ersten Verbindungsmittel ein Gegengewinde zum Innengewinde des Befestigungsmittels auf, um eine kraftschlüssige Verbindung zu erzielen.
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Nach einem erfolgten Fixieren der ersten Verbindungsmittel ist eine Vorspannkraft im Bolzenkäfig durch die Befestigungsmittel mit der zweiten Seitenscheibe erzeugbar.
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Nach einem erfolgten Einbringen der zweiten Verbindungsmittel schlagen die zweiten Enden der zweiten Verbindungsmittel an der zweiten Seitenscheibe an, wodurch eine Vorspannung entsteht. Bevorzugt sind die zweiten Enden der zweiten Verbindungsmittel Schraubenköpfe.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform entspricht eine Anzahl der ersten Verbindungsmittel einer Anzahl der zweiten Verbindungsmittel.
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Vorzugsweise ist das zweite Verbindungsmittel günstiger als das erste Verbindungsmittel. Auf diese Weise lassen sich Kosten bei der Herstellung einsparen, da nicht ausschließlich der selbe Typ von Verbindungsmitteln verwendet werden muss, sondern auch kostengünstigere Typen, gemäß dem zweiten Verbindungsmittel verwendet werden können.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die ersten Verbindungsmittel und die zweiten Verbindungsmittel abwechselnd nebeneinander im Bolzenkäfig angeordnet.
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Auf diese Weise lässt sich ein symmetrischer Aufbau des Bolzenkäfigs erzielen. Ferner sind die Herstellungskosten des Bolzenkäfigs weiter reduzierbar.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die ersten Verbindungsmittel zu den zweiten Verbindungsmitteln in einem Verhältnis von wenigstens 1:2 vorhanden.
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Auf diese Weise sind unterschiedliche Verbindungen möglich, die je nach Bedarfsfall anpassbar sind. Bevorzugt sind die ersten Bolzentypen zu den zweiten Bolzentypen in einem Verhältnis von 1:2, 1:3, 1:4, 1:5 bis 1:n vorhanden.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind mindestens zwei zweite Verbindungsmittel zwischen den ersten Verbindungsmitteln angeordnet.
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Bevorzugt sind 2, 3, 4, 5 bis n zweite Bolzentypen zwischen den ersten Bolzentypen angeordnet.
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Bevorzugt ragt kein Verbindungsmittel nach einem erfolgten Verschrauben der Verbindungsmittel über die erste und die zweite Seitenscheibe hinaus. Auf diese Weise lassen sich Reibungen im Betrieb des Bolzenkäfigs vermeiden.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die ersten Verbindungsmittel Schraubbolzen und die zweiten Verbindungsmittel abgesetzte Bolzenschrauben.
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Durch das Vorsehen des ersten Verbindungsmitteltyps, nämlich des Schraubbolzens mit der Verbindungsmutter, ist eine hochfeste Verbindung an der zweiten Käfigseitenscheibe des Bolzenkäfigs erzielbar.
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Das Innengewinde des Befestigungsmittels ist mit einem Gegengewinde des zweiten Endes des ersten Verbindungsmittels verschraubt. Das Außengewinde des Befestigungsmittels ist mit einem Gegengewinde der zweiten Käfigseitenscheibe verschraubt.
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Durch das Vorsehen des zweiten Verbindungsmitteltyps, nämlich der abgesetzten Bolzenschraube, ist eine kostengünstige Verbindung der Käfigseitenscheiben des Bolzenkäfigs erzielbar.
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Bevorzugt weisen die Bolzenschrauben Schraubenköpfe auf. Besonders bevorzugt sind die Schraubenköpfe in die Öffnungen versenkbar.
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Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Wälzkörpern vorgesehen, wobei die Wälzkörper Durchgangsbohrungen aufweisen. Bevorzugt verlaufen die Verbindungsmittel durch die Durchgangsbohrungen und bilden eine Rollendrehachse für die Wälzkörper. Besonders bevorzugt sind die Wälzkörper als Wälzkörperrollen ausgebildet.
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Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß insbesondere gelost durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bolzenkäfigs für ein Wälzlager aufweisend eine erste Käfigseitenscheibe, eine zweite Käfigseitenscheibe und eine Mehrzahl von Verbindungsmitteln, die die Käfigseitenscheibe verbinden, wobei wenigstens zwei unterschiedliche Typen von Verbindungsmitteln verwendet werden, aufweisen die Schritte:
- – Fixieren von ersten Verbindungsmitteln in Ausnehmungen der ersten Käfigseitenscheibe,
- – Fixieren der ersten Verbindungsmittel mittels Befestigungsmitteln in Öffnungen der zweiten Käfigseitenscheibe,
- – Führen von zweiten Verbindungsmitteln durch die Öffnungen der zweiten Käfigseitenscheibe und
- – Fixieren der zweiten Verbindungsmittel in Ausnehmungen der ersten Käfigseitenscheibe.
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Auf diese Weise wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem ein Bolzenkäfig kostengünstig herstellbar ist, wobei eine hochfeste und eine kostengünstige Verbindung der Käfigseitenscheiben des Bolzenkäfigs erzielbar ist.
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Bevorzugt ist ein Fixieren als ein Fügen zu verstehen.
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Die Erfindung wird nun beispielhaft durch Figuren veranschaulicht. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bolzenkäfigs,
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2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bolzenkäfigs aus 1 mit Wälzkörpern,
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3 einen schematischen Schnitt durch einen Teilbereich des Bolzenkäfigs aus 1,
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4 eine schematische Draufsicht auf den Teilbereich aus 3,
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5 eine Detailansicht A aus 3,
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6 eine Detailansicht B aus 3 mit einem Wälzkörper,
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7 eine schematische Darstellung einer wirkenden Vorspannung am Bolzenkäfig mit Anzugflächen und einer Kraftschlussübertragung bei einer Biegebelastung und
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8 eine schematische Darstellung von wirkenden Vorspannkräften am Bolzenkäfig mit einer Kraftschlussübertragung bei einer Systemverspannung.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bolzenkäfigs. Der Bolzenkäfig 1 weist eine erste Käfigseitenscheibe 2, eine zweite Käfigseitenscheibe 3, und eine Mehrzahl von Verbindungsmitteln 4, 8 auf. Die Verbindungsmittel 4, 8 sind zwischen den zwei Käfigseitenscheiben 2, 3 angeordnet und verbinden die beiden Käfigseitenscheiben 2, 3.
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Es werden zwei unterschiedliche Typen von Verbindungsmitteln 4, 8 verwendet. Hierzu wird auf die 3 bis 7 und die entsprechende Beschreibung hierzu verwiesen.
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2 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bolzenkäfigs aus 1 mit Wälzkörpern.
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Entsprechend der Anzahl der Verbindungsmittel 4, 8 ist eine entsprechende Anzahl an Wälzkörpern 13 vorgesehen. Die Wälzkörper 13 weisen Durchgangsbohrungen auf. Dabei verlaufen die Verbindungsmittel 4, 8 durch die Durchgangsbohrungen und sie bilden eine Rollendrehachse für die Wälzkörper 13 aus.
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3 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Teilbereich des Bolzenkäfigs aus 1.
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Der erste Typ von Verbindungsmittel 4 ist ein Schraubbolzen. Der zweite Typ von Verbindungsmittel 8 ist eine abgesetzte Bolzenschraube.
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Erste Enden 5, 9 der Verbindungsmittel 4, 8 sind in Ausnehmungen 12, nämlich einem Sackloch mit Gewinde, der ersten Käfigseitenscheibe 2 verschraubt. Zweite Enden 6, 10 der Verbindungsmittel 4, 8 sind in Öffnungen 11 der zweiten Käfigseitenscheibe 3 eingebracht. Dabei sind die Öffnungen 11 zur Aufnahme der zweiten Enden 6, 10 der Verbindungsmittel 4, 8 eingerichtet. Die zweiten Enden 10 der zweiten Verbindungsmittel 8 sind als Schraubenkopf ausgebildet.
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Die zweiten Enden 6 der ersten Verbindungsmittel 4 sind mittels Befestigungsmitteln 7 in den Öffnungen 11 fixiert. Das Befestigungsmittel 7 ist als eine Verbindungsmutter ausgebildet. Dabei weist das Befestigungsmittel 7 ein Innengewinde und ein Außengewinde auf. Das Innengewinde ist mit einem Gegengewinde des zweiten Endes 6 des ersten Verbindungsmittels 4 verschraubbar. Das Außengewinde des Befestigungsmittels 7 ist mit einem Gegengewinde der zweiten Käfigseitenscheibe 3 verschraubbar. Das Innengewinde und das Außengewinde weisen die gleiche Steigung auf und sind gleichläufig ausgebildet. Damit lässt sich eine kraftschlüssige Verbindung erzielen.
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Eine Anzahl der ersten Verbindungsmittel 4 entspricht einer Anzahl der zweiten Verbindungsmittel 8. Dabei sind die ersten Verbindungsmittel 4 und die zweiten Verbindungsmittel 8 abwechselnd nebeneinander im Bolzenkäfig 1 angeordnet.
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Durch das Vorsehen des ersten Verbindungsmitteltyps, nämlich des Schraubbolzens mit der Verbindungsmutter, ist eine hochfeste Verbindung der Käfigseitenscheiben des Bolzenkäfigs erzielbar. Durch das Vorsehen des zweiten Verbindungsmitteltyps, nämlich der abgesetzten Bolzenschraube, ist eine kostengünstige Verbindung der Käfigseitenscheiben des Bolzenkäfigs erzielbar.
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Bei einer Herstellung des Bolzenkäfigs 1 werden folgende Schritte durchlaufen:
- – Fixieren von ersten Verbindungsmitteln 4 in Ausnehmungen 12 der ersten Käfigseitenscheibe 2,
- – Fixieren bzw. Fügen der ersten Verbindungsmittel 4 mittels Befestigungsmitteln 7 in Öffnungen 11 der zweiten Käfigseitenscheibe 3,
- – Führen von zweiten Verbindungsmitteln 8 durch die Öffnungen 11 der zweiten Käfigseitenscheibe 3 und
- – Fixieren der zweiten Verbindungsmittel 8 in Ausnehmungen 12 der ersten Käfigseitenscheibe 2.
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4 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Teilbereich aus 3 und 5 zeigt eine Detailansicht A aus 3.
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Die zweiten Enden 8 der Schraubbolzen 4 und die zweiten Enden 10 (= Schraubenköpfe) der abgesetzten Bolzenschrauben 8 sind in die Öffnungen 11 der zweiten Käfigseitenscheibe 3 versenkt. Dabei ragt kein Verbindungsmittel 4, 8 über die erste Seitenscheibe 2 und die zweite Seitenscheibe 3 hinaus.
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5 zeigt eine Detailansicht B aus 3 mit einem Wälzkörper.
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Der Wälzkörper 13 weist eine Wälzkörperlänge 14 auf. Ein axiales Taschenspiel 16 und die Wälzkörperlänge 14 definieren die lichte Weite 15 für den Wälzkörper 13. Eine Länge 17 soll größer gleich der lichten Weite 15 und einer Seitenscheibenbreite 18 der zweiten Seitenscheibe 3 sein, die sich aus einer Höhe 19 des Befestigungsmittels 7 und einer verbleibenden Resthöhe 16 der Seitenscheibenbreite 18 berechnet. Eine Dicke 21 des zweiten Endes 10 des zweiten Verbindungsmittels 8 entspricht vorzugsweise der Höhe 15 des Befestigungsmittels 7.
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7 zeigt eine schematische Darstellung einer wirkenden Vorspannung am Bolzenkäfig mit Anzugflächen und einer Kraftschlussübertragung bei einer Biegebelastung.
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Infolge des Fixierens des Befestigungsmittels 7 schlägt das Befestigungsmittel 7 im Bereich einer Anzugfläche 23 der zweiten Seitenscheibe 3 an. Hierbei wird eine Vorspannung 22, gemäß dem Verlauf im ersten Verbindungsmittel 4, erzeugt. Eine weitere Anzugfläche 24 bildet sich im Bereich zwischen der ersten Seitenscheibe 2 und dem ersten Verbindungsmittel 4 aus.
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Der Schraubenkopf 10 des zweiten Verbindungsmittels 8 schlägt im Bereich einer Anzugfläche 23 der zweiten Seitenscheibe 3 an. Das zweite Verbindungsmittel 8 erfährt einen ähnlichen Spannungsverlauf.
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Durch das Vorsehen des vorgeschlagenen Bolzenkäfigs sind die Herstellungskosten verringerbar, eine hochfeste und eine kostengünstige Verbindung der Käfigseitenscheiben des Bolzenkäfigs erzielbar ist.
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8 zeigt eine schematische Darstellung von wirkenden Vorspannkräften am Bolzenkäfig mit einer Kraftschlussübertragung bei einer Systemverspannung.
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Auf eine Darstellung der Anzugflächen wurde der Übersicht halber verzichtet. Es sind die Vorspannkräfte 25 bis 28 dargestellt. Die Vorspannkräfte 25 und 27 lassen sich variabel einstellen. Die Vorspannkraft 26 ergibt sich durch eine Streckung des Bolzens 4 beim Vorspannen mit der Vorspannkraft 25. Die Vorspannkraft 28 ist variabel einstellbar.
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Optional kann der Bolzenkäfig 1 auch ohne einwirkende Vorspannungen ausgeführt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bolzenkäfig
- 2
- erste Seitenscheibe
- 3
- zweite Seitenscheibe
- 4
- erster Bolzentyp (Bolzenschraube)
- 5
- erstes Ende
- 6
- zweites Ende
- 7
- Befestigungsmittel (Verbindungsmutter)
- 8
- zweiter Bolzentyp (Schraubbolzen)
- 9
- erstes Ende
- 10
- zweites Ende (Schraubenkopf)
- 11
- Öffnung
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Wälzkörper
- 14
- Wälzkörperlänge
- 15
- lichte Weite
- 16
- axiales Taschenspiel
- 17
- Länge
- 18
- Seitenscheibenbreite
- 19
- Höhe
- 20
- Resthöhe
- 21
- Dicke
- 22
- Vorspannung
- 23
- Anzugfläche
- 24
- Anzugfläche
- 25
- Vorspannkraft
- 26
- Vorspannkraft
- 27
- Vorspannkraft
- 28
- Vorspannkraft
