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Die Erfindung betrifft ein Wickelwellensystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Wickelwellensystem ist aus der
DE 20 2007 014 981 U1 oder der
DE 10 2010 018 735 A1 bekannt. Das jeweilige Wickelwellensystem ist für einen Sonnenschutz eines Kraftfahrzeuginnenraumes vorgesehen. Bei der
DE 20 2007 014 981 U1 ist das Wickelwellensystem mit einer geschlitzten Lagerhülse mit drei identisch zueinander gestalteten Stützzungen versehen, die jeweils elastisch nachgiebig ausgeführt sind. Alle Stützzungen sind in identischer Weise elastisch aufweitbar, so dass sich keine definierte Radialpositionierung des Lagerzapfens im Betrieb des Wickelwelllensystems ergibt. Bei der
DE 10 2010 018 735 A1 erfolgt die Lagerung der Wickelwelle über zwei Lagersitze, wobei der erste Lagersitz ein Gehäuse mit einem Vorspannteil aufweist, das auf ein in dem Gehäuse angeordnetes Verbindungsstück einwirkt, um das Verbindungsstück in eine definierte Radialrichtung elastisch nachgiebig zu drängen. Das Verbindungsstück ist mit einer Einstecköffnung versehen, in die ein Lagerzapfen der Wickelwelle eintaucht.
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Ein weiteres Wickelwellensystem ist aus der
EP 1 053 898 A1 bekannt. Das Wickelwellensystem weist ein Wickelwellenrohr auf, auf dem ein flexibles Flächengebilde auf- und abwickelbar gehalten ist. Das Wickelwellenrohr ist zwischen gegenüberliegenden Wandabschnitten drehbar gelagert. Hierzu ist das Wickelwellenrohr auf einer Seite mittels eines Festlagers an der einen Wand und auf der anderen Seite mittels eines Loslagers an der anderen Wand gelagert. Das Loslager wird durch einen pfropfenartigen Zapfen gebildet, der durch ein offenes Stirnende in das Wickelwellenrohr hineinragt. Das Wickelwellenrohr ist auf dem pfropfenförmigen Zapfen drehbar gelagert. Der pfropfenförmige Zapfen ermöglicht einen Toleranzausgleich zwischen dem Wickelwellenrohr und der entsprechenden Wandung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wickelwellensystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit einfachen Mitteln einen zuverlässigen Toleranzausgleich und eine Geräuschdämpfung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird zum einen durch die Merkmale des Anspruchs 1 und zum anderen durch die Merkmale des Anspruchs 2 gelöst. Das wenigstens eine elastisch nachgiebige Stützelement ermöglicht relativ zur Drehachse der Wickelwelle einen Winkelausgleich in unterschiedlichen Raumachsen. Zudem gewährleistet das Loslager einen Axialausgleich. Das erfindungsgemäße Wickelwellensystem ist für den Einsatz bei einer Beschattungsvorrichtung für eine Fahrzeugscheibe oder einen Glasdachbereich oder bei einer Schutzvorrichtung für einen Laderaum, insbesondere einer etwa horizontal ausziehbaren Laderaumabdeckung oder einer etwa vertikal ausziehbaren Laderaumabtrennung, vorgesehen. Die Tragstruktur zur Lagerung der Wickelwelle kann als Kassettengehäuse, als offene Rahmenstruktur oder durch zwei lediglich über die Wickelwelle miteinander verbundene Lagerböcke oder als offene Gehäuseschale gestaltet sein. Die elastische Nachgiebigkeit des wenigstens einen Stützelements ist radial zur Drehachse der Wickelwelle vorgesehen. Dabei genügt es, wenn die elastische Nachgiebigkeit eine Radialkomponente aufweist, zusätzlich jedoch auch in anderen Richtungen elastisch nachgiebig oder unelastisch flexibel ist.
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Erfindungsgemäß ist das wenigstens eine elastisch nachgiebige Stützelement wickelwellenseitig oder tragstrukturseitig vorgesehen. Bei einer wickelwellenseitigen Anordnung ist das elastisch nachgiebige Stützelement vorzugsweise einem Lagerzapfen der Wickelwelle zugeordnet, der drehfest stirnseitig mit der Wickelwelle verbunden ist.
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Erfindungsgemäß ist das wenigstens eine elastisch nachgiebige Stützelement an einem tragstrukturseitig befestigbaren Lagerbauteil vorgesehen. Das Lagerbauteil wird im Bereich einer entsprechenden Lagerfläche der Tragstruktur befestigt. Das Lagerbauteil ist vorteilhaft ein einstückiges Bauteil aus einem thermoplastischen Kunststoff.
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Erfindungsgemäß weist das Lagerbauteil eine Ringnutaufnahme auf, in der als Stützelement ein elastisch nachgiebiger O-Ring gehalten ist, der in montiertem Zustand einen Lagerzapfen der Wickelwelle umschließt. Der Lagerzapfen ist vorzugsweise zylindrisch ausgeführt. Die Ringnutaufnahme umgibt den Lagerzapfen. Die Ringnutaufnahme kann als ringförmig umlaufende und durchgängige Ringnut gestaltet sein. Alternativ kann die Ringnutaufnahme durch zwei axial zueinander beabstandete Reihen von Stegen oder Nocken gebildet sein, die in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind, wobei der O-Ring zwischen die beiden Reihen eingefügt und axial formschlüssig zwischen diesen gehalten ist. Der O-Ring ragt radial nach innen über die entsprechenden Stege oder Nocken hinaus, um radiale Ausgleichsmöglichkeiten für den Lagerzapfen zu ermöglichen, den der O-Ring umschließt.
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Erfindungsgemäß weist das Lagerbauteil einen Aufnahmebereich für einen Lagerzapfen der Wickelwelle auf, wobei der Aufnahmebereich mit wenigstens einem starren Radialstützabschnitt sowie mit dem wenigstens einen elastisch nachgiebigen Stützelement versehen ist, das einstückig an dem Kunststoffbauteil angeformt ist. Der Lagerzapfen der Wickelwelle ist vorzugsweise zylindrisch ausgeführt. Der Aufnahmebereich umschließt den Lagerzapfen in montiertem Zustand der Wickelwelle. Dabei stützt der Lagerzapfen sich gleitbeweglich zum einen an dem wenigstens einen starren Radialstützabschnitt und zum anderen an dem wenigstens einen elastisch nachgiebigen Stützelement ab. Der Lagerzapfen ist in montiertem Zustand zwischen dem wenigstens einen Radialstützabschnitt und dem wenigstens einen Stützelement radial spielfrei gehalten, wobei die elastische Nachgiebigkeit des Stützelements in Radialrichtung einen gewünschten Toleranzausgleich ermöglicht.
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Erfindungsgemäß weist das Stützelement wenigstens zwei auf einer Mantelfläche des Lagerzapfens abgestützte Flügelschenkel auf. Die Mantelfläche des Lagerzapfens ist vorzugsweise zylindrisch ausgeführt. Die wenigstens zwei Flügelschenkel ragen vorzugsweise von einem radial nach innen erstreckten Trägerabschnitt des Stützelements aus in Umfangsrichtung zu gegenüberliegenden Seiten hin ab nach Art eines V. Die Flügelschenkel sind radial elastisch nachgiebig.
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In Ausgestaltung der Erfindung weist der wenigstens eine starre Radialstützabschnitt eine zu einer zylindrischen Mantelfläche des Lagerzapfens komplementäre, kreisbogenförmige Anlagekontur auf. Der Radialstützabschnitt erstreckt sich demzufolge über einen Teil des Umfangs der Mantelfläche des Lagerzapfens und ermöglicht eine im Querschnitt kreisbogenförmige Gleitfläche für den Lagerzapfen. Vorzugsweise ist der Radialstützabschnitt ballig gestaltet, um die im Wesentlichen linienförmige Anlage zu ermöglichen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Radialstützabschnitt einstückig an dem Lagerbauteil angeformt. Das Lagerbauteil ist somit insgesamt einschließlich des wenigstens einen Radialstützabschnitts und des wenigstens einen Stützelements als einstückiges Bauteil gestaltet. Vorzugsweise ist das Lagerbauteil ein Kunststoffbauteil in Form eines Spritzgussbauteils, das in einem einstufigen Spritzgussverfahren kostengünstig in großen Stückzahlen herstellbar ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der wenigstens eine Radialstützabschnitt und das wenigstens eine elastisch nachgiebige Stützelement in einer gemeinsamen Radialebene angeordnet und in Umfangsrichtung zueinander beabstandet. Der wenigstens eine Radialstützabschnitt und das wenigstens eine elastisch nachgiebige Stützelement ermöglichen eine statisch bestimmte Lagerung des Lagerzapfens der Wickelwelle in der Radialebene.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Lagerbauteil als Kunststoffbauteil gestaltet, das insbesondere mit Rastelementen zur werkzeuglosen Befestigung an der Tragstruktur versehen ist. Vorzugsweise ist das Kunststoffbauteil mit Rasthaken ausgestattet, die in komplementäre Rastprofilierungen der Tragstruktur einrasten, sobald das Kunststoffbauteil an der Tragstruktur montiert ist.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.
- 1 zeigt schematisch in einer Frontansicht eine Schutzvorrichtung für einen Fahrzeuginnenraum mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wickelwellensystems,
- 2 in vergrößerter, perspektivischer Darstellung das Wickelwellensystem gemäß 1,
- 3 in weiter vergrößerter, perspektivischer Darstellung das Wickelwellensystem nach 2 im Bereich eines Loslagers,
- 4 eine Explosionsdarstellung des Wickelwellensystems gemäß 3 mit einem ersten Kunststoffbauteil im Bereich des Loslagers,
- 5 ein weiteres Kunststoffbauteil einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wickelwellensystems, das alternativ zu dem Kunststoffbauteil gemäß 4 einsetzbar ist,
- 6 in vergrößerter perspektivischer Explosionsdarstellung das Lagerbauteil gemäß 4,
- 7 bis 10 das Lagerbauteil gemäß 5 in unterschiedlichen Darstellungen,
- 11 eine weitere Ausführungsform eines Wickelwellensystems für eine Schutzvorrichtung gemäß 1 mit einer im Bereich des Loslagers unterschiedlichen Lagerung zu den Ausführungsformen nach den 2 bis 10,
- 12 das Wickelwellensystem gemäß 11 in einer Explosionsdarstellung,
- 13 in vergrößerter Darstellung das Wickelwellensystem gemäß 12 als Ausschnitt im Bereich des Loslagers und
- 14 in einem Längsschnitt einen Teilbereich des Wickelwellensystems gemäß den 12 und 13 im Bereich des Loslagers.
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Eine Schutzvorrichtung für einen Fahrzeuginnenraum gemäß 1 dient als Sonnenschutz zur Beschattung von transparenten Flächen des Fahrzeuginnenraums, insbesondere zur Beschattung von Seiten-, Heckscheiben oder Glasdachbereichen, oder als Schutzvorrichtung für einen Laderaum, um entweder einen Sichtschutz gegen Blicke von außen auf das Innere des Laderaums zu erzielen oder um den Laderaum innerhalb des Fahrzeuginnenraums von einem Fahrgastraum abzutrennen und so einen Schutz gegen umherfliegendes Transportgut im Falle einer starken Verzögerung des Fahrzeugs zu erzielen.
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Die Schutzvorrichtung weist ein flexibles Flächengebilde 2 auf, das auf einer Wickelwelle 4 auf- und abwickelbar gelagert ist. Die Wickelwelle 4 ist Teil eines Wickelwellensystems 1. Die Wickelwelle 4 ist an einem Stirnendbereich mittels eines Loslagers 6 und an einem gegenüberliegenden Stirnendbereich mittels eines Festlagers 7 in einer fahrzeugfest montierbaren Tragstruktur 5 drehbar gelagert. Die Tragstruktur 5 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Gehäusehalbschale ausgeführt, wie 2 gut entnehmbar ist.
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Das Wickelwellensystem 1 gemäß den 1 bis 4 ermöglicht im Bereich des Loslagers 6 in nachfolgend näher beschriebener Weise einen Toleranzausgleich. Die Wickelwelle 4 ist an dem dem Loslager 6 zugewandten Stirnendbereich mit einem zylindrischen Lagerzapfen 9 versehen, der koaxial zu einer Drehachse der Wickelwelle 4 nach außen abragt. Dieser Lagerzapfen 9 ist in einem Lagerbauteil 10 gelagert, das in einer Stirnwand der schalenförmigen Tragstruktur 5 tragstrukturfest gehalten ist. Hierzu ist die Stirnwand mit einem Durchtritt und einem Durchzug 8 versehen. Das Lagerbauteil 10 ist von einer Innenseite der Stirnwand her, d.h. von der der Wickelwelle 4 zugewandten Stirnseite her, in den Durchtritt eingefügt und mithilfe von Rastelementen 14 (6) formschlüssig axial und radial in dem Durchtritt befestigt. Der Durchtritt weist einen etwa viereckigen freien Querschnitt auf, dessen Ecken abgerundet sind. Der Durchtritt wird durch den Durchzug 8 begrenzt, der analog viereckartig gestaltet ist. Das Lagerbauteil 10 stellt ein einteiliges Kunststoffbauteil dar, das aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt ist. Das Lagerbauteil 10 weist eine im Wesentlichen quadratische Grundfläche auf. Von dieser Grundfläche aus ragen achsparallel zu der Drehachse der Wickelwelle - auf den montierten Zustand des Lagerbauteils 10 bezogen - vier Rastelemente 14 in den Durchtritt hinein ab, die an ihren freien Stirnendbereichen mit Rastnasen versehen sind, die den Durchzug hintergreifen. Die Grundfläche des Lagerbauteils 10 stützt sich innenseitig an der Stirnfläche der Stirnwand der Tragstruktur 5 ab, wohingegen die Rastnasen den Durchzug 8 außenseitig hintergreifen.
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Zur Lagerung des zylindrischen Lagerzapfens 9 in dem Lagerbauteil 10 ist das Lagerbauteil 10 mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Durchtritt versehen, der eine in Umfangsrichtung erstreckte Ringnutaufnahme 12 aufweist. Die Ringnutaufnahme 12 ist axial zu gegenüberliegenden Seiten begrenzt durch Stütznocken 13, die einstückig an dem Lagerbauteil 10 angeformt sind. Die Stütznocken 13 bilden in zwei axial zueinander beabstandeten Radialebenen jeweils eine Reihe von in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Stütznocken 13, wobei die beiden Reihen von Stütznocken 13 zudem auf Lücke in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind. Zwischen die beiden Reihen von Stütznocken 13 ist ein O-Ring 11 aus einem elastisch nachgiebigen Material, insbesondere aus einem Elastomer oder einem thermoplastischen Elastomer, eingefügt, der axial zu gegenüberliegenden Seiten hin durch die Stütznocken 13 gestützt ist und sich radial nach außen an einem Grund der Ringnutaufnahme 12 abstützt. Die Dicke des O-Rings 11 ist größer als eine Höhe des jeweiligen Stütznockens 13 - in Radialrichtung gesehen -, so dass eine Innenfläche des O-Rings 11 radial nach innen über die entsprechenden Konturen der Stütznocken 13 abragt. Ein Innendurchmesser des O-Rings 11 ist auf einen Durchmesser des zylindrischen Lagerzapfens 9 abgestimmt, und zwar derart, dass der O-Ring 11 den zylindrischen Zapfen 9 spielfrei umschließt. Aufgrund der elastischen Nachgiebigkeit des O-Rings 11, der ein Stützelement im Sinne der Erfindung darstellt, ist der zylindrische Zapfen 9 innerhalb des Durchtritts des Lagerbauteils 10 radial verlagerbar, so dass entsprechende Toleranzausgleiche ermöglicht sind. Zusätzlich ist der zylindrische Lagerzapfen 9 innerhalb des O-Rings 11 in montiertem Zustand innerhalb der Ringnutaufnahme 12 axial beweglich gelagert, um das gewünschte Loslager zu erzielen.
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Statt des Lagerbauteils 10 ist alternativ das Wickelwellensystem 1 mit einem Lagerbauteil 10a ausstattbar, das in gleicher Weise mit einer Grundfläche und mit vier Rastelementen 14a versehen ist wie das Lagerbauteil 10. Dadurch kann das Lagerbauteil 10a in gleicher Weise an der Stirnwand der Tragstruktur 5 werkzeuglos befestigt werden wie das Lagerbauteil 10. Das Lagerbauteil 10a weist den Unterschied auf, dass als elastisch nachgiebiges Stützelement kein separates Bauteil wie der O-Ring 11 in 6, sondern vielmehr einstückig angeformte, flügelartig gestaltete Stützschenkel 16 vorgesehen sind, die mit starren Radialstützabschnitten 15 kombiniert sind. Die Stützschenkel 16 bilden Flügelschenkel im Sinne der Erfindung und übergreifen in montiertem Zustand (7) eine Mantelfläche des Lagerzapfens 9. Die Stützschenkel 16 sind in radialer Richtung elastisch nachgiebig gestaltet und ragen von einem gemeinsamen Trägerabschnitt aus zu entgegengesetzten Seiten hin in Umfangsrichtung ab. Der Lagerzapfen 9 ist zusätzlich im Bereich seiner Unterseite gestützt durch zwei Radialstützabschnitte 15, die eine etwa zylinderabschnittförmige Anlagekontur bilden, die auf den Zylinder des Lagerzapfens 9 abgestimmt sind. Die Radialstützabschnitte 15 bilden gemeinsam mit den elastisch nachgiebigen Stützelementen 16 ein Gleitlager für die Mantelfläche des Lagerzapfens 9. Anhand der 9 und 10 ist gut erkennbar, dass die Anlagekonturen der Radialstützabschnitte 15 ballig gestaltet sind, so dass sich im Bereich der Mantelfläche des Lagerzapfens 9 für jeden Radialstützabschnitt 15 lediglich eine linienförmige, kreisbogenförmige Anlage ergibt. Dadurch kann der Lagerzapfen 9 sich relativ zu den Radialstützabschnitten 15 in unterschiedlichen Winkeln ausrichten, ohne dass die kreisbogenförmige Anlage an den Radialstützabschnitten 15 verloren geht. Auch die elastisch nachgiebigen Stützelemente 16 weisen auf ihrer der Mantelfläche des Lagerzapfens 9 zugewandten, radialen Innenseite ballige Konturen auf, um unabhängig von winkligen Verlagerungen des Lagerzapfens 9 eine gleichbleibende Gleitanlage zu ermöglichen. Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den detaillierten Darstellungen gemäß den 7 bis 10.
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Das Wickelwellensystem 1b gemäß den 11 bis 14 entspricht bezüglich Funktion und grundsätzlichem Aufbau dem Wickelwellensystem 1 gemäß 1. Das Wickelwellensystem 1b ist in gleicher Weise für eine Schutzvorrichtung vorgesehen, wie sie anhand der 1 beschrieben wurde. Funktionsgleiche Teile und Abschnitte des Wickelwellensystems 1b sind mit gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung des Buchstabens b versehen. Die Wickelwelle 4b dient zur auf- und abwickelbaren Halterung eines flexiblen Flächengebildes 2. Auch die Wickelwelle 4b ist mittels eines Loslagers 6b und eines Festlagers 7b in einer gehäuseschalenförmigen Tragstruktur 5b drehbar gelagert. Das Festlager 7b ist in gleicher Weise gestaltet wie bei den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 10. Das Wickelwellensystem 1b unterscheidet sich jedoch bezüglich des Loslagers 6b von den zuvor beschriebenen Wickelwellensystemen. Das Loslager 6b wird gebildet durch ein Stützelement 17 im Bereich eines stirnseitigen Lagerzapfens der Wickelwelle 4b einerseits und durch eine lagerhülsenförmige Aufnahme 16 an der Stirnwand der Tragstruktur 5b andererseits, in die der Lagerzapfen mit dem Stützelement 17 axial hineinragt. Die Lagerhülse 16 ist koaxial zur Drehachse der Wickelwelle 4b ausgerichtet.
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Wie anhand der 13 und 14 erkennbar ist, geht der Lagerzapfen 4b, der drehfest mit der Stirnseite der Wickelwelle 4b verbunden ist, in radial elastisch nachgiebige Stützabschnitte 18 über, die das Stützelement 17 der Wickelwelle 4b bilden. Zur Erzielung der radial elastisch nachgiebigen Stützabschnitte 18 ist der Lagerzapfen von seinem freien Stirnende her mit einem Kreuzschlitz versehen, durch den die vier Stützabschnitte 18 voneinander getrennt werden. Die entsprechenden Schlitzungen ermöglichen eine radiale, elastische Beweglichkeit der Stützabschnitte 18. Die Stützabschnitte 18 sind zudem im Bereich ihrer Außenkontur, d.h. radial und in Umfangsrichtung nach außen weisend, ballig gestaltet, um unabhängig von einer winkligen Ausrichtung des Lagerzapfens relativ zu der starren Lagerhülse 16 der Stirnwand der Tragstruktur 5b einen Toleranzausgleich in unterschiedlichen Winkelstellungen zu ermöglichen.
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Anhand der 14 ist erkennbar, dass ein Durchmesser des zylindrischen Teils des Lagerzapfens der Wickelwelle 4b geringer ist als ein Innendurchmesser der tragstrukturseitigen Lagerhülse 16, wohingegen die balligen Stützabschnitte 18 des radial elastisch nachgiebigen Stützelements 17 radial spielfrei in der Lagerhülse 16 abgestützt sind. Die Stützabschnitte 18 bilden einstückige axiale Fortsätze des zylindrischen Teils des Lagerzapfens der Wickelwelle 4b. Das so gebildete Stützelement 17 ermöglicht demzufolge eine radial spielfreie Gleitlagerung der Wickelwelle 4b im Bereich des Loslagers 6b, wobei aufgrund der radial elastischen Nachgiebigkeit der Stützabschnitte 18 und des Radialspiels des zylindrischen Teils des Lagerzapfens innerhalb der Lagerhülse 16 sich dennoch ein gewünschter Toleranzausgleich bezüglich unterschiedlicher Winkelausrichtungen des Lagerzapfens innerhalb der Lagerhülse 16 ergibt. Zudem ist der Lagerzapfen einschließlich seiner Stützabschnitte 18 innerhalb der Lagerhülse 16 axial beweglich gelagert. Die Drehachse der Wickelwelle 4b ist anhand der 14 strichpunktiert dargestellt, jedoch nicht näher bezeichnet.
