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Die Erfindung betrifft einen Kugelkäfig, insbesondere einen Kugelkäfig für Großwälzlager, wobei der Kugelkäfig aus Segmenten gebildet wird. Die Erfindung betrifft auch ein Werkzeug zum Verbinden der Segmente des Kugelkäfigs. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelkäfigs aus Segmenten.
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Wälzlager sind Lager, bei denen zwischen einem Innenring und einem Außenring, im Gegensatz zu der Schmierung in Gleitlagern, rollende Körper den Reibungswiderstand verringern. Sie dienen als Fixierung von Achsen und Wellen, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen.
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Wälzlager werden nach der Art des Wälzkörpers (Kugel, Rolle, usw.) unterschieden. Insbesondere spricht man von einem Kugellager, wenn die Wälzkörper Kugeln sind. Umgangssprachlich werden manchmal auch andere Arten von Wälzlagern als „Kugellager“ bezeichnet.
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Kugellager sind eine Untergruppe der Wälzlager, bei denen Kugeln als Wälzkörper dienen. Immer mehr werden in Wälzlagern die Wälzkörper (Kugeln, Zylinder, Nadeln, Tonnen oder Kegel) durch einen Käfig in gleichem Abstand gehalten. Kugelkäfige für Wälzlager haben daher die Aufgabe die einzelnen Kugeln in einem Kugellager auf Abstand zu halten und damit für eine entsprechende Laufruhe zu sorgen.
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Die Druckschrift
EP 2 685 115 A1 offenbart einen Wälzlagerkäfig, welcher in mehrere Segmente unterteilt wird. Die Segmente werden aneinander gefügt und mittels einer Einspannvorrichtung in Form eines Bandes und einer Einrastvorrichtung (ähnlich einem Kabelbinder) werden die Segmente aneinander stabilisiert und befestigt.
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In der Druckschrift
DE 102012206023 A1 ist ein Wälzlagerkäfig offenbart, welcher aus Segmenten zusammen gesetzt wird. Es handelt sich hierbei um einen Wälzlagerkäfig, welcher aus einem Innenring und einem Außenring zusammengesetzt wird, wobei Innen- und Außenring mittels Querstegen verbunden werden. Innen- und Außenring bestehen aus Segmenten, welche über Fügestellen miteinander verbunden werden. Die Querstege dienen standardmäßig dem Halten von Wälzkörpern. Die Montage ist aufwendig und zeitintensiv. Eine ausreichende Stabilität, gerade bei Großwälzlagern ist nicht garantiert.
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In der Druckschrift
DE 10 2006 044 271 A1 ist ein Scheibenkäfig mit mindestens einer in radialer Richtung trennenden, verschließbaren Fügestelle offenbart, wobei die Enden der Fügestelle mittels einer Relativbewegung zueinander miteinander verbunden werden, wobei diese Bewegung in axialer Richtung, also senkrecht zur flächigen Erstreckung des Scheibenkäfigs erfolgt.
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Die Druckschrift
WO 2015193110 A1 offenbart einen Kugelkäfig. Für eine kostengünstige Herstellung von Kugelkäfigen, insbesondere sehr großen Kugelkäfigen, wird ein Kugelkäfig vorgeschlagen, welcher aus einem inneren und einem äußeren Ring gebildet wird, wobei der innere als auch der äußere Ring aus Segmenten gebildet sind, wobei sich jedes Ringsegment entlang eines Teils des Umfangs der Ringstruktur erstreckt.
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Nachteilig an den beschriebenen Lösungen ist, dass z.T. die offenbarten Wälzlagerkäfige hohen Anforderungen von insbesondere Großwälzlagern nicht standhalten können. Ferner erfordert ein Zusammenbau der Wälzlagerkäfige einen hohen Zeitaufwand oder zu viele Teile müssen aneinander gefügt werden.
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Darstellung der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und einen Wälzlagerkäfig bereitzustellen, welcher für Großwälzlager geeignet ist, welcher in Segmentbauweise ausgestaltet ist und dadurch leicht und in großen Mengen transportierbar ist, aber welcher leicht und ohne Verschweißen durch einfaches Zusammenfügen der Segmente auch von jedermann aufbaubar ist, ohne dabei an Stabilität des Wälzlagerkäfigs einzubüßen. Es ist daher auch Aufgabe einen Wälzlagerkäfig bereitzustellen, welcher hohe Kräfte aufnehmen kann und insbesondere für Großwälzlager, beispielsweise in Windrädern o.ä. einsetzbar ist.
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Es ist auch Aufgabe der Erfindung eine Verbindung für Segmente von Wälzlagerkäfigen bereitzustellen, welche keine Schweißnaht, aber trotzdem wenigstens die Stabilität einer Schweißnaht, aufweist.
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Es ist ferner Aufgabe der Erfindung ein Werkzeug bereitzustellen, welches für den Zusammenbau des Wälzlagerkäfigs, insbesondere zur Herstellung der Verbindung der Segmente, verwendet werden kann.
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Es ist zudem Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs bereitzustellen.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale.
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Die Aufgabe wird gelöst mittels eines Wälzlagerkäfigs für ein Wälzlager, wobei der der Wälzlagerkäfig folgende Merkmale aufweist: eine hohlzylinderförmige Struktur, bevorzugt eine ringförmige Struktur, wobei die hohlzylinderförmige Struktur Ausnehmungen zur Aufnahme von Wälzkörpern aufweist, wobei die Ausnehmungen zumindest an einer Innenseite der hohlzylinderförmigen Struktur angeordnet sind. Bevorzugt sind die Ausnehmungen Durchbrüche von der Innenseite zur Außenseite der hohlzylinderförmigen Struktur. Ferner weist der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig zumindest eine Trennfuge auf, welche in axialer Richtung der holzylinderförmigen Struktur angeordnet ist und welche die hohlzylinderförmige Struktur in zumindest ein Segment unterteilt, wobei das zumindest eine Segment einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt aufweist, wobei der erste Endabschnitt eine erste Konturform aufweist, welche komplementär zu einer zweiten Konturform des zweiten Endabschnitts ausgebildet ist und wobei die erste Konturform und die zweite Konturform derart ausgestaltet sind, dass diese ineinander gefügt werden und die zumindest eine Trennfuge bilden. Bevorzugt weist die holzylinderförmige Struktur mehrere Trennfugen auf, welche die hohlzylinderförmige Struktur in mehrere Segmente unterteilen, wobei jedes Segment einen ersten Endabschnitt mit einer ersten Konturform und einen zweiten Endabschnitt mit einer zweiten Konturform aufweist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die erste Konturform zumindest drei Einstülpungen mit einer Länge L auf, wobei zwei äußere Einstülpungen, angeordnet an einer Oberseite und einer Unterseite der hohlzylinderförmigen Struktur entlang der Trennfuge, zumindest eine innere Einstülpung umschließen. Die Länge L1 der äußeren Einstülpungen ist erfindungsgemäß verschieden ist zur Länge L2 der zumindest einen inneren Einstülpung.
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Gemäß verschiedenen Ausführungen ist die zweie Konturform komplementär zur ersten Konturfom ausgestaltet und weist daher erfindungsgemäß zumindest drei Ausstülpungen mit einer Länge L auf, wobei zwei äußere Ausstülpungen, angeordnet an einer Oberseite und einer Unterseite der hohlzylinderförmigen Struktur entlang der Trennfuge, zumindest eine innere Ausstülpung umschließen und wobei die Länge L1 der äußeren Ausstülpungen verschieden ist zur Länge L2 der zumindest einen inneren Ausstülpung.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Länge L1 kürzer ist als die Länge L2 ausgestaltet.
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Ferner weisen die Ausstülpungen und/oder Einstülpungen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen Rundungen an ihren Ecken auf, wobei die Rundungen eine Bogenlängen B und einen Radius R aufweisen, wobei die Bogenlängen B1 und/oder die Radien R1 der äußeren Einstülpungen und äußeren Ausstülpungen verschieden sind zur Bogenlänge B2 und/oder zum Radius R2 der zumindest einen inneren Einstülpung und der zumindest einen inneren Ausstülpung.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind die Bogenlängen B1 und/oder Radien R1 der äußeren Einstülpungen und der äußeren Ausstülpungen kleiner, als die Bogenlängen B2 und/oder Radien R2 der inneren Einstülpungen und inneren Ausstülpungen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind die äußeren Ausstülpungen und äußeren Einstülpungen in axialer Richtung unsymmetrisch ausgestaltet und/oder die inneren Ausstülpungen und die zumindest eine innere Einstülpung in axialer Richtung symmetrisch ausgestaltet.
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Bevorzugt ist der Wälzlagerkäfig ein Kugelkäfig.
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Die Aufgabe wird auch gelöst mittels eines Werkzeugs zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs nach Anspruch 1. Das Werkzeug weist folgende Komponenten auf: zumindest ein Aufnahmeelement, wobei das zumindest eine Aufnahmeelemente derart ausgebildet ist einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt zumindest eines Segmentes des Wälzlagerkäfigs aufzunehmen. Ferner weist das Werkzeug ein Kopplungselement zur kraftübertragenden Ankopplung an eine externe Kraftübertragungsvorrichtung auf, wobei das Kopplungselement wiederum eine kraftübertragende Kopplung zu dem Aufnahmeelement derart aufweist, dass mittels der externen Kraftübertragungsvorrichtung eine Bewegung des Aufnahmeelementes und dadurch ein Zusammenpressen des ersten Endabschnitts und des zweiten Endabschnitts des zumindest einen Segmentes erfolgt und eine Trennfuge gebildet wird. Das zumindest eine Aufnahmeelement ist hierfür gemäß verschiedenen Ausführungsformen beweglich gelagert. Ferner kann eine bewegliche Lagerung auch eine verbesserte Aufnahme der Segmentendabschnitte ermöglichen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die externe Kraftübertragunsvorrichtung eine Bohrmaschine ist. Hierfür ist die Kopplungsstelle derart ausgebildet, dass diese einen Anschluss zur Bohrmaschine ermöglicht.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist das Aufnahmeelement zwei gegenüberliegende von einander beabstandete Platten auf, so dass eine Aufnahme der Segmentendabschnitte zwischen den Platten erfolgen kann.
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Ferner weist gemäß verschiedenen Ausführungsformen zumindest eine der Platten die kraftübertragende Kopplung zum Kopplungselement auf, so dass mittels der externen kraftübertragenden Vorrichtung, beispielsweise mittels der Bohrmaschine, eine Bewegung der zumindest einen Platte erfolgt, so dass ein Zusammenpressen mittels der einen Platte der Segmentendabschnitte erfolgt.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist zumindest eine der Platten bevorzugt für die Aufnahme des ersten Endabschnitt und des zweiten Endabschnitts beweglich gelagert.
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Die Aufgabe wird auch gelöst mittels eines Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs nach Anspruch 1, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist:
- • Herstellen von zumindest einem Segment, wobei das zumindest eine Segment einen ersten Endabschnitt aufweisend eine erste Konturform und einen zweiten Endabschnitt aufweisend eine zweite Konturform aufweist. Die Herstellung des zumindest einen Segmentes kann durch Schneiden, beispielsweise Laser-, Brenn-, Plasmaschmelz-, Wasserstrahl-, Scherschneiden, Stanzen, Fräsen, Gießen, Drucken, additives Manufacturing, Fügen oder ähnlichem erfolgen. Bei dem verwendeten Material handelt es sich bevorzugt um Stahl, Messing oder Kunststoff. Eine Verwendung anderer Verfahren und/oder Materialien zur Herstellung des zumindest einen Segmentes ist denkbar.
- • Formen, beispielsweise Biegen, Walzen, Rundwalzen, oder Formen mittels Schnittkanten des zumindest einen Segmentes zu einem bogenförmigen Segment, bevorzugt mittels einer Biegevorrichtung, Presse und/oder Walze. Eine Verwendung weiterer Verformungsverfahren des zumindest einen Segmentes ist denkbar. Ferner ist eine Verwendung anderer Umformungsvorrichtungen denkbar.
- • Aneinanderfügen der ersten Konturform und der zweiten Konturform und
- • Zusammenpressen des ersten Endabschnitts und des zweiten Endabschnitts, so dass eine kraft- und formschlüssige Verbindung (Trennfuge) zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt entsteht.
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Das Zusammenpressen des ersten Endabschnitts und des zweiten Endabschnitts erfolgt bevorzugt mittels eines Werkzeugs nach Anspruch 10.
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Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig ist ein einfacher Transport, eine kostengünstigere Herstellung und eine vereinfachte Möglichkeit den Wälzlagerkäfig Außerorts und von jedermann aufzubauen, ohne dass Schweißkenntnisse oder andere Fachkenntnisse nötig sind.
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Ausführung der Erfindung
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierzu zeigt
- 1 eine beispielhafte Trennfuge 5 eines erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs.
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In der Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die erfindungsgemäße Anordnung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird eine Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“ usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Zeichnungen verwendet. Die Richtungsterminologie dient der Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend.
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Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
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Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ zum Beschreiben verwendet sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung (beispielsweise ohmsch und/oder elektrisch leitfähig, z.B. in einer elektrisch leitfähigen Verbindung), eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung.
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In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff „gekoppelt“ oder „Kopplung“ im Sinne einer mechanischen, hydrostatischen, thermischen und/oder elektrischen Verbindung verstanden werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann „gekuppelt“ im Sinne einer mechanischen (körperlichen bzw. physikalischen) Kopplung verstanden werden. Eine Kupplung kann eingerichtet sein, um eine mechanische Wechselwirkung (z.B. Kraft, Drehmoment) zu übertragen.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Trennfuge, wie diese beispielsweise zum Verbinden von unflexiblen Materialstreifen, wie beispielsweise Metall, verwendet werden kann, dargestellt. Erfindungsgemäß wird die Fuge für das Zusammenfügen von Segmenten eines Wälzlagerkäfigs verwendet.
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Der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig weist eine hohlzylinderförmige Struktur 1 auf, welche Ausnehmungen 2 zur Aufnahme von Wälzkörpern 3 aufweist. Die Ausnehmungen 2 sind zumindest an einer Innenseite 4 der hohlzylinderförmigen Struktur 1 angeordnet sind. Bevorzugt sind die Ausnehmungen Durchbrüche, welche von der Innenseite zur Außenseite der hohlzylinderförmigen Struktur 1 ragen. Ferner weist der Wälzlagerkäfig zumindest eine Trennfuge 5 auf, welche in axialer Richtung der holzylinderförmigen Struktur 1 angeordnet ist und welche die hohlzylinderförmige Struktur 1 in zumindest ein Segment 6 unterteilt. Das zumindest eine Segment 6 weist einen ersten Endabschnitt 61 und einen zweiten Endabschnitt 62 auf, wobei der erste Endabschnitt 61 eine erste Konturform 71 aufweist, welche komplementär zu einer zweiten Konturform 72 des zweiten Endabschnitts 62 ausgebildet ist und wobei die erste Konturform 71 und die zweite Konturform 72 derart ausgestaltet sind, dass diese ineinander gefügt werden und die zumindest eine Trennfuge 5 bilden. Bevorzugt sind mehrere, beispielsweise vier Trennfugen vorhanden, welche die hohlzylindrische Struktur in vier Segmente 6 teilen, wobei jedes Segment eine erste Konturform 71 und eine zweite Konturform 72 aufweisen. Mittels der Konturformen, welche komplementär zueinander ausgestaltet sind, werden die Segmente miteinander form- und kraftschlüssig verbunden.
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Erfindungsgemäß weist die erste Konturform 71 zumindest drei Einstülpungen 8 mit einer Länge L auf, wobei zwei äußere Einstülpungen 81, angeordnet an einer Oberseite und einer Unterseite der hohlzylinderförmigen Struktur 1 entlang der Trennfuge 5, zumindest eine innere Einstülpung 82 umschließen und wobei die Länge L1 der äußeren Einstülpungen 81 verschieden ist zur Länge L2 der zumindest einen inneren Einstülpung 82. Komplementär dazu weist die zweite Konturform 72 zumindest drei Ausstülpungen 9 mit einer Länge L aufweist, wobei zwei äußere Ausstülpungen 91, angeordnet an einer Oberseite und einer Unterseite der hohlzylinderförmigen Struktur 1 entlang der Trennfuge 5, zumindest eine innere Ausstülpung 92 umschließen und wobei die Länge L1 der äußeren Ausstülpungen 91 verschieden ist zur Länge L2 der zumindest einen inneren Ausstülpung 92.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Trennfuge 5 ist in 1 dargestellt, wobei neben den zwei äußeren Ausstülpungen 91 und äußeren Einstülpungen 81 drei innere Einstülpungen 82 der ersten Kontur 71, sowie drei innere Ausstülpungen 92 der zweiten Kontur.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Länge L1 kürzer als die Länge L2.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weisen die Ausstülpungen 9 und/oder Einstülpungen 8 Rundungen an ihren Ecken auf, wobei die Rundungen eine Bogenlängen B und einen Radius R aufweisen, wobei die Bogenlängen B1 und/oder Radien R1 der äußeren Einstülpungen 81 und äußeren Ausstülpungen 91 verschieden sind zur Bogenlänge B2 und/oder zum Radius R2 der inneren Einstülpungen 82 und der inneren Ausstülpungen 92.
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Die Bogenlängen B1 und/oder Radien R1 der äußeren Einstülpungen 81 und der äußeren Ausstülpungen 91 sind kleiner, als die Bogenlängen B2 und/oder Radien R2 der inneren Einstülpungen 82 und inneren Ausstülpungen 92.
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Ferner können die inneren Ausstülpungen in ihrer Breite variieren. Beispielsweise kann eine mittelste Ausstülpung 92 /Einstülpung 82, weniger breit sein, als die sie umschließenden inneren Aus- und Einstülpungen 82, 92.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Trennfuge ist eine Anordnung von äußeren Ein-/Ausstülpungen 81, 91 und drei inneren Einstülpungen 82 der ersten Kontur und drei innere Ausstülpungen 92 der zweiten Kontur, wobei die jeweils mittelste Ein- und Ausstülpung 82, 92 eine kürzere Breite aufweist, als die die mittelste Ein- und Ausstülpung umschließenden zwei weiteren Ein-/Ausstülpungen 82, 92.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hohlzylinderförmige Struktur
- 2
- Ausnehmungen
- 3
- Wälzkörper
- 4
- Innenseite der hohlzylinderförmgen Struktur
- 5
- Trennfuge
- 6
- Segmente 61 erster Endabschnitt 62 zweiter Endabschnitt
- 7
- Konturform 71 erste Konturform des ersten Endabschnitts 61 72 zweite Konturform des zweiten Endabschnitts 62
- 8
- Einstülpungen 81 äußere Einstülpungen 82 innere Einstülpungen
- 9
- Ausstülpungen 91 äußere Ausstülpungen 92 innere Ausstülpungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2685115 A1 [0005]
- DE 102012206023 A1 [0006]
- DE 102006044271 A1 [0007]
- WO 2015193110 A1 [0008]
