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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung.
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In
JP 2003 - 021 155 A ist eine Lageranordnung offenbart, welche aus einem Gehäuse, einem Zylinderrollenlager und aus einem als Welle ausgebildeten Maschinenelement besteht. Das Zylinderrollenlager weist einen Innenring, einen Außenring, Wälzkörper und einen die Wälzkörper in dem Zylinderrollenlager haltenden Käfig auf. Der Innenring des Zylinderrollenlagers ist mit einem axial offenen Hinterschnitt versehen, in welchen radial ein in einer Nut des Maschinenelements sitzender Sicherungsring eingreift. Das Maschinenelement weist eine Axialschulter auf, gegen die der Innenring in die eine axiale Richtung angeschlagen ist. In die andere entgegengesetzte Richtung ist der Innenring mittels des Sicherungsringes festgelegt. Das Zylinderrollenlager bildet ein Loslager, über welches geringfügige axiale Bewegungen zwischen dem Maschinenelement und dem Gehäuse möglich sind. Dazu sitzt der Außenring fest in der Bohrung des Gehäuses und die zylindrischen Wälzkörper sind axial zwischen zwei Borden des Außenrings geführt. Relativbewegungen zwischen dem Gehäuse und dem Maschinenelement werden zwischen den Wälzkörpern und der Laufbahn des bordlosen Innenrings ausgeglichen.
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DE 10 2011 085 236 A1 offenbart ein aus einem Innenring, einem Außenring und aus einem Wälzlagerkranz gebildetes Zylinderrollenlager. An diesem Zylinderrollenlager wird aus fertigungstechnischen Gesichtspunkten vorteilhaft und kostengünstig auf die üblichen Axialborde der Lagerringe verzichtet. Statt derer sind sowohl in die innenzylindrische Innenbohrung als auch in den Innenring Nuten eingebracht, in welche an dem Käfig ausgebildete Sicherungselemente eingreifen. Das Zylinderrollenlager ist über den Käfig und über dessen Sicherungselemente als eine in sich selbst haltende Baueinheit ausgebildet.
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Mit der
DE 10 2012 208 807 A1 ist eine Lageranordnung zur Lagerung eines Zahnrades, insbesondere eines schaltbaren Zahnrades (Losrades) eines Fahrzeuggetriebes, offenbart. Die Lageranordnung besteht aus einer Lagerkassette und einer Getriebewelle. Die Lagerkassette ist aus einem Wälzlagerkranz mit in einem zweireihigen Käfig geführten Wälzkörpern und aus einem Innenring gebildet. Der Wälzkörper sind in die Taschen des Käfigs eigeschnappt. Dadurch ist der Käfig mit den Wälzkörpern ein in sich selbst haltender Wälzlagerkranz. Der Innenring und der Wälzlagerkranz bilden eine Baueinheit derart, dass der Käfig mit einem radial in Richtung des Innenrings hervorspringenden Sicherungselement in eine am Innenring ausgebildete Umfangsnut eingreift, wodurch ein formschlüssiger Zusammenhalt zwischen dem Wälzlagerkranz und dem Innenring ausgebildet ist.
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FR 2 965 870 A1 offenbart eine Lageranordnung für ein Zapfengelenk mit einem Zapfenkreuz mit vier Zapfen und vier Gelenklagern. Das jeweilige Gelenklager weist ein Gehäuse und einen Wälzlagerkranz auf. Das Zapfengelenk verbindet zwei Gelenkwellen und ist dabei über die Gelenklager in den Augen von Gelenkgabeln abgestützt. Je nach Ausführung des Gelenklagers können das Gehäuse oder der Zapfen Bestandteil einer Lagerkassette sein und sind z.B. in einem Fall aus dem Gehäuse und aus dem Wälzlagerkranz und sind in dem anderen Fall aus dem Zapfen und dem Wälzlagerkranz gebildet. Dazu ist beispielsweise der Käfig mit zwei Sicherungselementen formschlüssig im Gehäuse verhakt. In einem anderen Fall ist der Wälzlagerkranz mit Hilfe eines oder mit zwei radial nach innen gerichteten Sicherungselementen in Nuten des Zapfens axial gesichert. Das Gelenklager kann wahlweise mit einem Innenring oder mit einem Außenring versehen sein, d.h., dass radial zwischen dem Gehäuse und den Wälzkörpern ein Außenring und radial zwischen dem Zapfen und den Wälzkörpern ein Innenring angeordnet ist.
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Eine weitere Lagerkassette beinhaltet ein Wälzlager respektive einen Wälzlagerkranz mit in einem Käfig geführten zylindrischen Wälzkörpern. Der Wälzlagerkranz, zumeist ein Nadelkranz, sitzt auf einem Innenring auf, auf dem er axial gesichert angeordnet ist. Ein Beispiel für eine solche Anordnung findet sich in
DE 10 56 881 A. Die Anordnung aus Wälzlagerkranz und Innenring wird auf einem Maschinenelement, beispielsweise einem Achszapfen oder einer Welle, angeordnet und vormontiert, wonach diese vormontierte Einheit der weiteren Montage zugeführt wird. Der Wälzlagerkranz wird in eine Innenbohrung eines Gehäuses eingesetzt, so dass die Wälzkörper sowohl auf dem Innenring als auch auf der Bohrungswand wälzen.
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Aufgrund der Vormontage der Kombination aus Wälzlagerkranz und Innenring auf dem Maschinenelement sind Maßnahmen zu treffen, dass die zylindrischen Wälzkörper, also beispielsweise die Nadeln, in Position bleiben und nicht aus dem Käfig fallen. Darüber hinaus ist die Montage dieser vormontierten Einheit im Gehäuse aufwändig.
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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung einer solchen Anordnung anzugeben, die eine leichtere Montage erlaubt.
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Die Aufgabe ist mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Lageranordnung umfasst eine Lagerkassette sowie ein Maschinenelement. Die Lagerkassette umfasst ein Gehäuse mit einer über eine erste Axialschulter axial begrenzten Innenbohrung und einen Wälzlagerkranz mit in einem Käfig geführten zylindrischen Wälzkörpern und weist einen Innenring auf. Die Wälzkörper wälzen auf einer Bohrungswand des Gehäuses und an dem Innenring ab. Am Käfig sind an der einer von der ersten Axialschulter axial entfernten Seite wenigstens ein radial zur Innenbohrung vorspringendes erstes Sicherungselement und wenigstens ein radial zum Innenring vorspringendes zweites Sicherungselement vorgesehen. Das erste Sicherungselement greift in eine in der Bohrungswand ausgebildete Sicherungsnut und das zweite Sicherungselement in eine am Innenring ausgebildete Sicherungsnut ein. Außerdem ist der Innenring an einem Ende am Innenumfang mit einer Fase versehen und weist an einem der Fase gegenüberliegenden Ende am Innenumfang einen Hinterschnitt auf. Das Maschinenelement ist mit einer durch eine zweite Axialschulter begrenzten zylindrischen Aufnahme versehen. Die Lagerkassette ist derart axial auf der zylindrischen Aufnahme gesichert, dass der Innenring über die zweite Axialschulter axial in einer ersten axialen Richtung auf dem Maschinenelement gesichert ist und dass in einer Nut am Außenumfang des Maschinenelements ein Sicherungsring eingesetzt ist. Über den in den Hinterschnitt eingreifenden Sicherungsring ist der Innenring in einer zur ersten axialen Richtung entgegengesetzten zweiten axialen Richtung axial gesichert.
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Es wird eine Lagerkassette vorgeschlagen, die eine vorgefertigte Einheit darstellt, bei der sämtliche Komponenten verliergesichert sind, und die eine einfache Montage als vorgefertigte Einheit auf einem Maschinenelement wie einem Achszapfen oder einer Welle oder dergleichen ermöglicht. Erfindungsgemäß wird bei der Lagerkassette der Wälzlagerkranz auf einem Innenring angeordnet und die Kombination aus Wälzlagerkranz und Innenring sodann in das Gehäuse eingesetzt, wobei diese Anordnung dann die Lagerkassette bildet.
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Wesentlich hierbei ist, dass sämtliche Bauteile axial und radial gesichert sind, also eine kompakte Baueinheit gegeben ist, bei der keine Gefahr besteht, dass die Wälzkörper herausfallen respektive der Wälzlagerkranz aus dem Gehäuse rutscht. Denn zum einen ist das Gehäuse mit einer Innengewindebohrung vorgesehen, die über eine Axialschulter axial begrenzt ist. Wird der Wälzlagerkranz samt Innenring in die Innenbohrung eingeschoben, so ist eine Axialsicherung bereits zu dieser Seite gegeben.
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Die Axialsicherung zur anderen Seite erfolgt einerseits zwischen dem Wälzlagerkranz und dem Innenring, andererseits zwischen dem Wälzlagerkranz und dem Gehäuse. Denn erfindungsgemäß sind am Käfig des Wälzlagerkranzes erste und zweite Sicherungselemente vorgesehen, die radial nach außen und radial nach innen vorspringen, wobei jeweils mindestens ein erstes und ein zweites Sicherungselement vorgesehen sind. Jedes dieser Sicherungselemente greift in eine entsprechende Sicherungsnut an dem Gehäuse respektive an der Innenbohrungswand und am Innenring respektive dessen Außenmantelfläche ein. Hierüber erfolgt eine doppelte axiale Sicherung des Wälzlagerkranzes sowohl zum Innenring als auch zum Gehäuse hin, so dass demzufolge der Wälzlagerkranz samt Innenring auch auf dieser Seite zum Gehäuse hin axial gesichert sind, wie sie auch untereinander axial gesichert sind. Neben der damit gegebenen beidseitigen axialen Sicherung ist aber auch eine radiale Sicherung der Wälzkörper, also beispielsweise der Nadeln, gegeben, einerseits radial nach außen über das Gehäuse, andererseits radial nach innen über den Innenring.
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Damit stellt die erfindungsgemäße Lagerkassette eine geschlossene, gesicherte Baueinheit dar, bei der keine zusätzlichen Sicherungsmaßnahmen zur Fixierung der Wälzkörper erforderlich sind und die demzufolge ohne weiteres gehandhabt werden kann. Auch gestaltet sich die Montage sehr einfach, da die vorgefertigte Lagerkassette lediglich noch auf das Maschinenelement wie beispielsweise den Achszapfen oder die Welle aufzusetzen ist.
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Wenngleich es bereits ausreichend ist, wenn nur ein erstes und nur ein zweites Sicherungselement am Käfig vorgesehen sind, ist es zweckmäßig, wenn um den Umfang des Käfigs mehrere äquidistant verteilte erste und mehrere äquidistant verteilte zweite Sicherungselemente vorgesehen sind. Das heißt, dass beispielsweise vier oder sechs oder acht erste und in gleicher Anzahl zweite Sicherungselemente vorgesehen sind, so dass sich um den Umfang gesehen ein symmetrischer Eingriff der Sicherungselemente in die entsprechenden Sicherungsnuten ergibt.
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Dabei sind die ersten und die zweiten Sicherungselemente bevorzugt um den Umfang zueinander versetzt am Käfig ausgebildet, das heißt, sie stehen quasi auf Lücke zueinander.
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Die Sicherungselemente selbst sind bevorzugt als Sicherungslaschen ausgeführt, die radial zu beiden Richtungen vom Käfig abstehen. Die Ausbildung dieser Sicherungslaschen ist insbesondere dann problemlos möglich, wenn der Käfig als Blechbauteil ausgeführt ist, da sie sich dann auf einfache Weise als Laschenausbiegungen herstellen lassen. Der Käfig kann aber auch als Kunststoffbauteil ausgeführt sein, wobei auch in diesem Fall die Sicherungslaschen ohne weiteres im Rahmen der Spritzgussherstellung des Käfigs ausgebildet werden können.
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Wie beschrieben wird die Lagerkassette im Rahmen der Montage auf ein Maschinenelement aufgeschoben respektive aufgesetzt. Um auf einfache Weise eine axiale Sicherung der Lagerkassette an dem Maschinenelement zu realisieren, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Innenring an einem Ende am Innenumfang einen falzartigen Hinterschnitt oder eine Sicherungsnut aufweist. In diesen Hinterschnitt oder diese Sicherungsnut schnappt ein Sicherungsring, der an dem Maschinenelement vorgesehen ist oder daran befestigt wird, in der Montageendstellung ein, so dass der Innenring und über diesen die Lagerkassette selbst axial gesichert ist. Der Sicherungsring am Maschinenelement sitzt in einer entsprechenden elementseitigen Sicherungsnut. Ist auch seitens des Innenrings eine Sicherungsnut vorgesehen, ergibt sich bereits hieraus eine beidseitige axiale Sicherung. Ist nur ein falzartiger Hinterschnitt vorgesehen, so ist am Maschinenelement auf der gegenüberliegenden Seite eine geeignete Axialschulter vorgesehen, die auf dieser Seite die axiale Sicherung erwirkt. In jedem Fall aber weist zweckmäßigerweise der Innenring entsprechende Sicherungsmittel in Form des Hinterschnitts oder der Sicherungsnut auf, die auf einfache Weise die Axialsicherung in der Endmontagestellung ermöglichen.
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Der Innenring weist an einem Ende am Innenumfang bevorzugt eine Fase auf. Diese Fase dient dazu, das Überschieben des Innenrings über einen maschinenelementseitig vorgesehenen Sicherungsring, der dort in einer Sicherungsnut aufgenommen ist, zu erleichtern. Beim Aufschieben der Lagerkassette läuft die Innenringfase auf den flexiblen Sicherungsring auf und drückt diesen radial nach innen in seine maschinenelementseitige Sicherungsnut, wonach die Lagerkassette problemlos auf das Maschinenelement aufgeschoben werden kann. Mit Erreichen der Montageendstellung schnappt der Sicherungsring sodann wieder aus und beispielsweise in den Hinterschnitt oder die Sicherungsnut am Innenring ein, oder, in der einfachsten Ausgestaltung, hintergreift den Innenring stirnseitig.
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Das Gehäuse der Lagerkassette selbst kann unterschiedlicher Art sein, das heißt, dass es sich um ein beliebiges, ein entsprechende Funktion aufweisendes Maschinenelement handeln kann. Bevorzugt handelt es sich um ein Gehäuse mit einer Au-ßenverzahnung oder um ein Zahnrad selbst.
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Das Maschinenelement, also beispielsweise der Achszapfen oder die Welle oder dergleichen, weist zweckmäßigerweise eine axiale Anschlagschulter auf, über die der Innenring der Lagerkassette in die eine Richtung axial gesichert ist. Das Maschinenelement weist ferner einen in einer Nut am Außenumfang des Maschinenelements eingesetzten Sicherungsring auf, über den der Innenring in die andere Richtung axial gesichert ist. Dieser Sicherungsring greift in der Montagestellung zweckmäßigerweise in den falzartigen Hinterschnitt oder die Sicherungsnut des Innenrings ein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung, geschnitten, einer Lagerkassette der mit 7 dargestellten erfindungsgemäßen Lageranordnung als Teilansicht, und
- 2 - 6 verschiedene Folgedarstellungen zur Erläuterung der Herstellung der Lagerkassette aus 1 (2 - 4) sowie deren Montage an einem Maschinenelement (5 - 6) und
- 7 die erfindungsgemäße Lageranordnung.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lagerkassette 1, umfassend ein Gehäuse 2, das hier beispielsweise als Zahnrad ausgebildet ist bzw. eine Außenverzahnung 3 aufweist. Das Gehäuse 2 weist eine Innenbohrung 4 auf, die über eine Axialschulter 5 axial begrenzt ist. In der Innenbohrung 4 ist ein Wälzlagerkranz 6 angeordnet, umfassend eine Vielzahl von zylindrischen Wälzkörpern 7, hier Nadeln 8, die in einem Käfig 9 aufgenommen respektive geführt sind. Vorgesehen ist des Weiteren ein Innenring 10.
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In der in 1 gezeigten Montagestellung wälzen die Wälzkörper 7 auf der Bohrungswand 11 der Innenbohrung 4 sowie der Außenwand 26 des Innenrings 10.
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Der Käfig 9 weist, bevorzugt mehrere, erste Sicherungselemente 12 in Form von radial nach außen vorspringenden Sicherungslaschen 13 auf, sowie zweite Sicherungselemente 14 in Form von radial nach innen vorspringenden Sicherungslaschen 15, siehe hierzu auch 2. Diese Sicherungselemente 12, 14 respektive Sicherungslaschen 13, 15 dienen der Axialsicherung des Wälzlagerkranzes 6 sowohl zum Gehäuse 2 als auch zum Innenring 10 hin. Hierzu weist das Gehäuse 2 eine Sicherungsnut 16 auf, die in der Innenbohrung 4 ausgebildet ist, wie auch der Innenring 10 am Außenumfang eine Sicherungsnut 17 aufweist. In der Montagestellung greifen die ersten Sicherungselemente 12, also die ersten Sicherungslaschen 13, in die Sicherungsnut 16 ein, während gleichzeitig die zweiten Sicherungselemente 14 respektive zweiten Sicherungslaschen 15 in die Sicherungsnut 17 eingreifen. Ersichtlich ist hierüber an dieser Seite eine Axialsicherung gegeben, und zwar sowohl zum Gehäuse 2 als auch zum Innenring 10 hin. Auf der anderen Seite ist die Axialsicherung über die Axialschulter 5 realisiert. Damit ergibt sich eine vorgefertigte Einheit, wie in 1 gezeigt, bei der alle Elemente miteinander axial gesichert verbunden sind, während gleichzeitig die Wälzkörper 7 auch gegen ein Herausfallen radial gesichert sind, da innen über den Innenring 10 und außen über das Gehäuse 7 fixiert.
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Bevorzugt sind mehrere um den Umfang des Käfigs 9 verteilt angeordnete erste Sicherungselemente 12 respektive Sicherungslaschen 13 und zweite Sicherungselemente 14 respektive Sicherungslaschen 15 vorgesehen, die bevorzugt äquidistant um den Umfang verteilt sind. Sie können entweder in axialer Verlängerung zueinander ausgebildet sein, oder, bevorzugt, versetzt zueinander sein, also auf Lücke stehen. Bei dem Käfig 9 handelt es sich bevorzugt um ein Blechbauteil, alternativ auch um ein Kunststoffbauteil.
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Die 2 - 6 zeigen in Form fortlaufender Prinzipdarstellungen einerseits den Montagevorgang zur Herstellung der in 1 gezeigten Lagerkassette 1, andererseits aber auch deren Montage auf einem Maschinenelement zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Lageranordnung.
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2 zeigt als Explosionsansicht einerseits den Wälzlagerkranz 6 umfassend den Käfig 9 sowie die darin aufgenommenen Wälzkörper 7 in Form der Nadeln. Gezeigt ist des Weiteren der Innenring 10. Wie durch den Pfeil P1 dargestellt, wird der Wälzlagerkranz 6 auf den Innenring 10 aufgeschoben, wobei diese Aufschiebebewegung so weit erfolgt, bis die zweiten Sicherungselemente 14, also die zweiten Sicherungslaschen 15 in die Sicherungsnut 17 des Innenrings 10 einschnappen. Es ergibt sich damit die in 3 gezeigte vorgefertigte Einheit aus Wälzlagerkranz 6 und Innenring 10.
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Im nächsten, in 4 gezeigten Schritt wird diese vorgefertigte Einheit, wie durch den Pfeil P2 dargestellt, in die Innenbohrung 4 des Gehäuses 2 eingeschoben. Diese Einschiebebewegung erfolgt so lange, bis die ersten Sicherungselemente 12 respektive die ersten Sicherungslaschen 14 in die Sicherungsnut 16 des Gehäuses 2 einschnappen. Es ergibt sich hiermit die bereits in 1 gezeigte vorgefertigte Lagerkassette 1, die sodann der weiteren Montage zugeführt werden kann.
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Diese weitere Montage ist in den 5 - 6 gezeigt.
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Wie 5 zeigt, wird, siehe den Pfeil P3, die Lagerkassette 1 auf ein Maschinenelement 18, beispielsweise einen Achszapfen oder eine Welle, aufgeschoben. Das Maschinenelement 18 weist eine entsprechende zylindrische Aufnahme 19 auf, an deren Außenmantelfläche eine Sicherungsnut 20 ausgebildet ist, in der ein Sicherungsring 21 aufgenommen ist, der in die Sicherungsnut 20 eingedrückt werden kann. Wird nun die Lagerkassette 1 in Richtung des Pfeils P3 aufgeschoben, so läuft der Innenring 10 mit einer im Bereich seiner vorderen Stirnkante ausgebildeten, nach innen gerichteten Fase 22 gegen den radial vorspringenden Sicherungsring 21, woraufhin dieser, siehe 6, in die Sicherungsnut 20 eingedrückt wird. Dies ermöglicht ein einfaches Einpressen respektive Überschieben der Lagerkassette 1 und damit Aufschieben auf die Aufnahme 19, die über eine Axialschulter 23 axial begrenzt ist.
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Die Aufschiebebewegung in Richtung des Pfeils P3 erfolgt so lange, bis der Sicherungsring 21 wieder radial nach außen schnappt und in einen hier falzartigen Hinterschnitt 24, der am der Fase 22 gegenüberliegenden Ende des Innenrings 10 ausgebildet ist, eingreift.
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Die Montagestellung der mit 1 beschriebenen Lagerkassette 1 ist schließlich an der Lageranordnung 25 in 7 gezeigt, in der ersichtlich der Sicherungsring 21 in den Hinterschnitt 24 eingreift, so dass die Lagerkassette 1 nach rechts nicht mehr abgezogen werden kann. Gleichzeitig ist sie aber auch nach links über die Axialschulter 23 gesichert, so dass sich insgesamt eine einfach herstellbare Lageranordnung 25 ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lagerkassette
- 2
- Gehäuse
- 3
- Außenverzahnung
- 4
- Innenbohrung
- 5
- Axialschulter
- 6
- Wälzlagerkranz
- 7
- Wälzkörper
- 8
- Nadel
- 9
- Käfig
- 10
- Innenring
- 11
- Bohrungswand
- 12
- Sicherungselement
- 13
- Sicherungslasche
- 14
- Sicherungselement
- 15
- Sicherungslasche
- 16
- Sicherungsnut
- 17
- Sicherungsnut
- 18
- Maschinenelement
- 19
- Aufnahme
- 20
- Sicherungsnut
- 21
- Sicherungsring
- 22
- Fase
- 23
- Axialschulter
- 24
- Hinterschnitt
- 25
- Lageranordnung
- 26
- Außenwand
- P1, P2, P3
- Pfeil
