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Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Lagereinheit gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
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Lagereinheiten finden in vielen Bereichen der Industrie und Technik Einsatz. Dabei dient die Lagereinheit in vielen Anwendungsfällen dazu, eine rotierende Welle in einem drehfesten Gehäuse zu lagern. Dabei soll ein fester und funktionssicherer Sitz des Wälzlagers auf der Welle und an der entsprechenden Lagerstelle im Gehäuse erreicht werden. Bei der Montage wird der Innenring des Wälzlagers in der Regel auf die Welle aufgeschoben und dort gegen ein weiteres Verschieben gesichert. Der Außenring liegt in der Regel mit einer Stirnfläche an einem Anschlag an, und muss auf der gegenüberliegenden Seite entsprechend gesichert werden. Durch entsprechende Toleranzketten in der Fertigung der Einzelkomponenten kann sich diese Befestigung schwierig gestalten und so zu einem erhöhten Ausschuss in der Montage führen.
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Aus der
DE 24 60 448 A1 ist eine Lagerbefestigung für ein Radlager eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei der der Lageraußenring fest mit einem Trägerteil und der Lagerinnenring fest mit einer drehbaren Welle verbunden sind. Dabei ist der Lageraußenring mit einem Bund und einer von dem Bund beabstandeten Ringnut versehen, deren vom Bund abgewandte Flanke angeschrägt ist. Diese Art der Fixierung ist jedoch vergleichsweise aufwändig und teuer, da zusätzliche Bauteile benötigt werden, was den Montageprozess verlangsamt.
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Die
US 4 511 191 A offenbart ein Wälzlager mit einem Sicherungsring, wobei der Sicherungsring wellenförmig ausgebildet ist, sodass der Sicherungsring sowohl an einem inneren Ring als auch an einem äußeren Ring anliegt und zwischen diesen Ringen kraftschlüssig und/oder formschlüssig gehalten wird.
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Darüber hinaus ist aus der
US 3 888 597 A ein Wälzlager mit einem Befestigungselement bekannt, wobei ein Zahnrad mittels eines Sicherungsrings an einem Außenring eines Wälzlagers befestigt ist. Dazu ragt der Sicherungsring in einen Ringeinschnitt hinein und wird in diesem gesichert.
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Aus der
DE 2 327 566 A ist eine Welle-Nabe-Verbindung an einem Doppelzahnrad bekannt, wobei an der Welle und an dem Zahnrad jeweils eine Nut ausgebildet ist, in welche ein Sicherungsring eingreift.
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Die
EP 2 006 561 B1 offenbart ein Wälzlager mit einer Halteplatte, wobei die Halteplatte über einen meanderförmigen Sicherungsring an einer Stufe mit Ringnut befestigt ist. Dabei steht der Außenring des Wälzlagers jedoch über die Stirnfläche der Halteplatte vor, wobei an dem Außenring eine Fase zum Aufschieben der Halteplatte ausgebildet ist.
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US 2009 / 0 056 135 A1 offenbart ein Montageverfahren einer Lagereinheit mit einer Halteplatte, wobei die Halteplatte am Außenring eines Wälzlagers fixiert ist und eine Wand mit einem Loch aufweist. In dem Loch ist eine Rampe an einer Durchmesserstufe ausgebildet, welche durch den ersten Durchmesser den zweiten Durchmesser definiert ist, wobei die Rampe durch eine um die Lagerachse verlaufende Fläche gebildet ist.
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In
JP2008232179 A ist eine Lagereinheit mit einem Wälzlager und einer Halteplatte offenbart, die mittels eines Sicherungsrings aneinander gesichert sind. An einem Au-ßenring des Wälzlagers ist ein Absatz zur Aufnahme in der Halteplatte ausgebildet. Die Halteplatte weist eine Wand mit einem Loch auf. Die Zentrumsachse des im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Lochs einer Lagerachse des Wälzlagers entspricht. Die Lagerachse verläuft axial. Das Loch ist mit einer radialen Durchmesserstufe versehen, die radial quer zur Lagerachse ausgerichtet ist. Die Durchmesserstufe weist einen ersten Durchmesser auf, der kleiner ist als ein zweiter Durchmesser der Durchmesserstufe, so dass durch die Stufe ein Anschlag gebildet ist. Die Halteplatte ist von einer ersten Stirnseite des Außenrings auf den Absatz gegen den Anschlag aufschiebbar und kann mittels eines Sicherungselements an dem Außenring des Wälzlagers fixiert werden. Dabei schließt die Halteplatte im montierten Zustand bündig mit der ersten Stirnseite des Außenrings ab. Der Innendurchmesser der ersten Durchmesserstufe entspricht im Rahmen einer Spielpassung dem Außendurchmesser am Absatz. Mit der zweiten Durchmesserstufe ist radial gegenüber dem Absatz am Außenring ist radialer Freiraum für den Sicherungsring definiert. Mit einer derartigen gattungsgemäßen Lagereinheit ist es möglich, den vorhandenen Bauraum ideal zu nutzen und die Lagereinheit sehr kompakt auszuführen. So ist insbesondere keine Fase an dem Außenring des Wälzlagers zum Aufschieben des Sicherungselements notwendig, sodass bei gleichem Bauraumbedarf das Wälzlager in axialer Richtung verkürzt oder die Haltplatte entsprechend breiter ausgeführt werden kann. Ferner ist es durch den bündigen Abschluss zwischen Halteplatte und Außenring möglich, den Außenring und die Halteplatte auf besonders einfache Art durch ein weiteres Element abzustützen. Ferner wird die Fixierung des Lagers verbessert, sodass die Gefahr eines Herausfallens des Lagers durch ein nicht ordnungsgemäß eingerastetes Sicherungselement vermieden wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lageranordnung kompakt und kostengünstig auszuführen, wobei eine stabile, betriebssichere und kostengünstige Verbindung zwischen der Halteplatte und dem Außenring des Lagers sichergestellt wird, um die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden.
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Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass zwischen der Halteplatte und dem Anschlag eine oder mehrere Einstellscheibe(n) angeordnet ist/sind. Durch Einstellscheiben kann ebenfalls auf einfache und kostengünstig Art und Weise ein Toleranzausgleich erfolgen, sodass ein bündiger Abschluss der Halteplatte mit der ersten Stirnseite des Außenrings erreicht wird.
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Danach ist die erste Durchmesserstufe über eine Rampe mit der zweiten Durchmesserstufe verbunden. Die Rampe ist in dem Loch an der Wand der Halteplatte ausgebildet. Die Kontur der um die Lagerachse verlaufenden Rampe verläuft zur Lagerachse geneigt und steigt, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht in jedem beliebigen Längsschnitt entlang der Lagerachse betrachtet an der ersten Stufe ausgehend von dem ersten Durchmesser in Richtung des zweiten Durchmessers über der Lagerachse linear, progressiv oder degressiv verlaufend an.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Breite B der Halteplatte der Tiefe H des Absatzes an dem Außenring entspricht. Entspricht die Tiefe H des Absatzes der Breite B der Halteplatte, so kann auf besonders einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass es zu einem bündigen Abschluss der beiden Komponenten an der ersten Stirnseite des Außenrings kommt.
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Gemäß einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Absatz eine Nut, vorzugsweise eine umlaufende Nut zur formschlüssigen Aufnahme des Sicherungselements ausgebildet ist. Durch eine umlaufende Nut ist eine besonders stabile formschlüssige Verbindung zwischen dem Sicherungsring und dem Außenring des Wälzlagers möglich. Dabei steht der Sicherungsring in radialer Richtung über die Oberfläche des Absatzes vor, um dort das Haltblech in seiner Position zu fixieren.
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Ferner ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass an dem Außenring ein Anschlag für die Halteplatte ausgebildet ist. Durch einen Anschlag kann die Montage der Halteplatte, insbesondere die Positionierung der Halteplatte, vereinfacht werden, sodass bei einem Anliegen der Halteplatte an dem Anschlag die Halteplatte bündig mit der ersten Stirnseite des Außenrings abschließt.
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Ein weiterer unabhängiger Patentanspruch sieht vor, dass an der Halteplatte und/oder an dem Anschlag eine Durchstellung ausgebildet ist, welche über den Anschlag oder eine dem Anschlag zugewandte Stirnfläche der Halteplatte hervorsteht. Durch eine Durchstellung kann ein Ausgleich von Toleranzabweichungen bei der Blechdicke B der Halteplatte und Einschnitttiefe H des Absatzes am Außenring geschaffen werden und somit eine individuelle Anpassung an entsprechende Fertigungslose erfolgen. Dabei ist vorgesehen, dass die Durchstellung mittels eines Prägeverfahrens hergestellt ist. Durch ein Prägeverfahren ist eine besonders kostengünstige Möglichkeit gegeben, eine Durchstellung auszubilden und somit einen Ausgleich für fertigungsbedingte Streuungen zu schaffen.
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Ferner ist in einer weiteren Verbesserung der Erfindung vorgesehen, dass an dem Absatz des Außenrings, insbesondere an einem dem Anschlag zugewandten Ende des Absatzes, ein Freistich ausgebildet ist. Durch einen Freistich ist eine einfache Montage der Halteplatte möglich, wobei die Halteplatte ohne Hindernis bis an den Anschlag des Außenrings aufgeschoben werden kann. Alternativ kann an der dem Anschlag zugewandten Stirnfläche der Halteplatte eine Fase vorgesehen sein, dadurch reduziert sich jedoch die Auflagefläche und somit die Stabilität der Verbindung zwischen dem Außenring und der Halteplatte.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Sicherungselement in Form eines Sprengrings, eines Federdrahtes oder eines O-Rings ausgebildet ist. Ein Sprengring, ein Federdraht oder ein O-Ring sind Sicherungselemente, welche eine hohe Elastizität aufweisen und somit auf einfache Art und Weise derart geweitet werden können, dass sie auf den Absatz des Außenrings aufgezogen werden können. Dabei können der Sprengring, der Federdraht oder der O-Ring bei Erreichen der Nut entsprechend ihre elastische Spannung abbauen und in die Nut einfedern, wodurch ein stabiler Formschluss zwischen dem jeweiligen Sicherungselement und dem Außenring des Wälzlagers hergestellt wird. Dabei steht der Sprengring, der Federdraht oder der O-Ring derart über die Oberfläche des Absatzes vor, dass die Halteplatte ebenfalls formschlüssig in ihrer Position gehalten wird.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer Lagereinheit umfassend ein Wälzlager und eine Halteplatte vorgeschlagen, wobei an einem Außenring des Wälzlagers ein Absatz zur Aufnahme der Halteplatte ausgebildet wird. Dabei wird die Halteplatte von einer ersten Stirnseite des Außenrings aus auf den Außenring aufgeschoben und mittels eines Sicherungselements an dem Außenring fixiert. Erfindungsgemäß wird die Halteplatte bei der Montage derart auf dem Absatz des Außenrings positioniert, dass die Halteplatte im montierten Zustand bündig mit der ersten Stirnseite des Außenrings abschließt. Durch ein solches Verfahren ist eine besonders einfache, stabile und kostengünstige Herstellung einer Lagereinheit bei gleichzeitig minimalem Bauraumbedarf möglich.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Lagereinheit mit einem Wälzlager 2 und einer Halteplatte 3 in einem Längsschnitt entlang der Lagerachse 23,
- 2 das nicht maßstäbliche und vergrößerte Detail A aus 1,
- 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinheit 24 mit einem Wälzlager 4 und einer Halteplatte 3; und
- 4 das nicht maßstäbliche und vergrößerte Detail A aus 3,
- 5 ein Ausführungsbeispiel eines als Drahtring 15 ausgeführten Sicherungselements,
- 6 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des als Federring ausgeführten Drahtringes 15,
- 7 eine Detailansicht einer alternativen Ausführung des als Drahtring nach 6 ausgeführten Sicherungselements,
- 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinheit 25 mit einer Darstellung der zwischen Halteplatte und Außenring angeordneten Einstellscheibe,
- 9 das nicht maßstäbliche und vergrößerte Detail A aus 8,
- 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinheit 26, wobei die Lagerplatte über Durchstellungen 10 an dem Außenring 4 abgestützt ist.
- 11 das nicht maßstäbliche und vergrößerte Detail A aus 10,
- 12 einen nicht maßstäblichen Teilschnitt entlang der Linie Z-Z durch die Lagerplatte 3 nach 11.
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In den 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Lagereinheit 1 dargestellt. Die Lagereinheit 1 umfasst ein Wälzlager 2 und eine Halteplatte 3 sowie ein Sicherungselement 7, mit welchem die Halteplatte 3 an dem Wälzlager 2 befestigt ist. Das Wälzlager 2 weist einen Außenring 4 und einen Innenring 21 auf, wobei zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 4 eine Mehrzahl von Wälzkörpern 18 angeordnet ist. Die Wälzkörper 18 werden durch einen Käfig 19 geführt und zueinander auf Abstand gehalten. Ferner sind an dem Wälzlager 2 Dichtelemente 20 ausgebildet, um das Austreten von Schmiermittel aus dem Wälzlager 2 zu verhindern.
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Der Außenring 4 weist eine erste Stirnseite 6 und eine zweite, der ersten Stirnseite 6 gegenüberliegende Stirnseite 17 auf. An der der ersten Stirnseite 6 zugewandten Seite des Außenrings 4 ist ein Absatz 5 ausgebildet, welcher die Halteplatte 3 trägt. Der Absatz 5 ist durch eine radiale Durchmesserstufe 28 beschrieben. Die Durchmesserstufe 28 ist durch einen dritten Durchmesser D3 und vierten Durchmesser D4 beschrieben. Der dritte Durchmesser D3 ist der Außendurchmesser des Außenrings 4 und der vierte Durchmesser D4 ist kleiner als der dritte Durchmesser D3.
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Ferner ist an dem Außenring 4 ein Anschlag 9 an der Durchmesserstufe 28 ausgebildet, welcher in axialer Richtung das Aufschieben der Halteplatte 3 auf den Absatz 5 begrenzt.
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Der Absatz 5 weist eine umlaufende Ringnut 8 auf, in welcher das Sicherungselement 7 formschlüssig aufgenommen werden kann und somit die axiale Beweglichkeit der Halteplatte 3 vom Absatz 5 weg begrenzt. Somit ist eine formschlüssige Aufnahme der Halteplatte 3 an dem Außenring 4 des Wälzlagers 2 möglich. Dabei weist die Halteplatte 3, insbesondere der mit dem Außenring 4 in Wirkverbindung tretende Abschnitt der Halteplatte 3, gemeinsam mit einer hier nicht dargestellten Einstellscheibe 12, eine Breite B auf, welche der Tiefe H des Absatzes 5 an dem Außenring 4 entspricht, sodass die Halteplatte 3 bündig mit der ersten Stirnseite 6 des Außenrings 4 abschließt, wenn die Halteplatte 3 mit der nicht dargestellten Einstellscheibe 12 an dem Anschlag 9 des Außenrings 4 anliegt.
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Das Loch 22 ist mit einer radialen ersten Durchmesserstufe 27 versehen. Die erste Durchmesserstufe 27 ist durch einen ersten Durchmesser D1 und einen zweiten Durchmesser D2 beschrieben. Der erste Durchmesser D1 ist kleiner als der zweite Durchmesser D2. Der erste Durchmesser D1 und der dritte Durchmesser D3 entsprechen sich vorzugsweise im Nennmaß. Der dritte Durchmesser D3 ist wahlweise größer oder kleiner als der zweite Durchmesser D2.
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Die erste Durchmesserstufe 27 ist mit einer Rampe 29 an der Durchmesserstufe 27 versehen, welche sich zwischen einer ersten Innenfläche 30 und einer zweiten Innenfläche 31 erstreckt. Die Rampe 29 ist in dem Loch 22 an der Wand der Halteplatte 3 ausgebildet. Die erste Innenfläche 30 ist durch den ersten Durchmesser D1 und die zweite Innenfläche 31 durch den zweiten Durchmesser D2 definiert. Die Kontur 32 der um die Lagerachse 23 verlaufenden Rampe 29 verläuft zur Lagerachse 23 geneigt. wobei die Kontur 32, in jedem beliebigen Längsschnitt entlang der Lagerachse 23 betrachtet, ausgehend von der durch den ersten Durchmesser D1 definierten Innenfläche 30 in Richtung der durch den zweiten Durchmessers D2 definierten Innenfläche 31 über der Lagerachse 23 linear, progressiv oder degressiv ansteigend verläuft.
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Das als Drahtring 15 (5) ausgeführte Sicherungselement 7 ist ein z.B. ein Federring 33 in der Ausführung nach 6 oder 7 und ist axial bzw. radial gegen die Rampe 29 vorgespannt. Dabei ist das Sicherungselement 7 in der Nut 8 abgestützt.
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In den 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinheit 1 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 1 ausgeführt, wird im Folgenden nur auf die Unterschiede und zusätzliche Details eingegangen. Dabei weist der Außenring 4 des Wälzlagers 2 einen Absatz 5 mit einer Tiefe H auf, welcher in radialer Richtung durch einen Anschlag 9 begrenz ist. An dem Absatz 5 sind eine Nut 8 zur Aufnahme eines Sicherungselements 7 sowie ein Freistich 13 ausgebildet. Der Freistich 13 befindet sich dabei an einem dem Anschlag 9 zugewandten Ende des Absatzes 5, sodass ein Aufschieben der Halteplatte 3 auf den Absatz 5 erleichtert wird. Dabei liegt eine Stirnfläche 11 der Halteplatte 3 gemeinsam mit einer hier nicht dargestellten Einstellscheibe 12 an dem Anschlag 9 des Außenrings 4 an, wenn die Halteplatte 3 vollständig auf den Absatz 5 aufgeschoben ist. Die Halteplatte 3 hat gemeinsam mit einer hier nicht dargestellten Einstellscheibe 12 eine Breite B, welche der Tiefe H des Absatzes 5 entspricht, sodass die Halteplatte 3 bei Anliegen an dem Anschlag 9 bündig mit der ersten Stirnseite 6 des Außenrings 4 abschließt. Das Sicherungselement 7 kann insbesondere als Sprengring 14, als Drahtring 15 oder als O-Ring 16 ausgebildet sein.
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5 zeigt ein als einmal umfangsseitig geschlitzter Drahtring 15 ausgeführtes Sicherungselement 7, der nach einer mit 6 gezeigten Ausgestaltung auch als axial vorspannender Federring 33 ausgeführt sein kann. In dem mit 8 dargestellten Detail ist ein Drahtring 15 radial federnd ausgeführt und weist dazu abweichend vom Nenndurchmesser Dn des Drahtringes radial nach außen mäandernde Bögen 34 mit dem Durchmesser Dm auf.
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In den 8, 9 und 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinheit 1 dargestellt. Dabei weist die Halteplatte 3 eine Breite B1 auf, welche geringer als die Tiefe H des Absatzes 5 des Außenrings 4 ist. Überbrückt wird diese Differenz mittels einer Einstellscheibe 12. Die Einstellscheibe 12 dient also der individuellen Anpassung an Toleranzabweichungen von der Blechdicke B1 der Halteplatte 3 sowie der Einschnitttiefe H des Absatzes 5 am Außenring 4.
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In den 10, 11 und 12 ist an der Stirnfläche 11 der Halteplatte 3 eine Durchstellung 10 mit einer Breite B2 ausgebildet, welche über die Stirnfläche 11 der Halteplatte 3 vorsteht. Die Durchstellung 10 ist durch einen Prägeprozess ausgebildet und dient der individuellen Anpassung an Toleranzabweichungen von der Blechdicke B1 der Halteplatte 3 sowie der Einschnitttiefe H des Absatzes 5 am Außenring 4. 12 zeigt eine durch Prägen der Halteplatte 3 erzeugte Durchstellung 10, von denen mehrere am Umfang um das Loch 22 angeordnet sein können. An der Durchstellung 10 steht das Material der Wand der Halteplatte 3 seitens der Stirnfläche 11 um den Betrag B2 hervor und an der Rückseite dementsprechend so zurück, dass eine Vertiefung 35 ausgebildet ist.
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Die Durchstellung 10 liegt an der Einstellscheibe 12an, die wiederum am Anschlag 9 des Außenrings 4 anliegt, wobei die Summe aus der Breite B1 der Halteplatte 3 und der Breite B2 der Durchstellung 10 und der Einstellscheibe 12 der Tiefe H des Absatzes 5 entspricht.
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Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass durch eine erfindungsgemäße Lagereinheit 1 eine kompakte, betriebssichere und kostengünstige Verbindung zwischen der Halteplatte 3 und dem Außenring 4 des Wälzlagers 2 möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lagereinheit
- 2
- Wälzlager
- 3
- Halteplatte
- 4
- Außenring
- 5
- Absatz
- 6
- erste Stirnseite
- 7
- Sicherungselement
- 8
- Nut
- 9
- Anschlag
- 10
- Durchstellung
- 11
- Stirnfläche (der Halteplatte)
- 12
- Einstellscheibe
- 13
- Freistich
- 14
- Sprengring
- 15
- Federdraht
- 16
- O-Ring
- 17
- zweite Stirnseite
- 18
- Wälzkörper
- 19
- Käfig
- 20
- Dichtelement
- 21
- Innenring
- 22
- Loch
- 23
- Lagerachse
- 24
- Lagereinheit
- 25
- Lagereinheit
- 26
- Lagereinheit
- 27
- erste Durchmesserstufe
- 28
- zweite Durchmesserstufe
- 29
- Rampe
- 30
- Innenfläche
- 31
- Innenfläche
- 32
- Kontur
- 33
- Federring
- 34
- Bogen
- 35
- Vertiefung
- B
- Breite der Halteplatte
- B1
- Blechdicke der Halteplatte
- B2
- Breite der Durchstellung
- H
- Tiefe des Absatzes
