DE2403071A1 - Kombination eines klemmkoerperfreilaufes mit einem rillenkugellager - Google Patents

Description

DIPL.-ING. R. LEMCKE

Patentanwalt

Karlsruhe 1

Ringspann Albrecht Maurer K.G., 6380 Bad Homburg v.d.H., Schaberweg 32-34

Kombination eines Klemmkörperfreilaufes mit einem Rillenkugellager

Die Erfindung betrifft die Kombination eines Klemmkörperfreilaufes mit einem Rillenkugellager bei in Umlaufrichtung abwechselnder Anordnung der Kugeln und Klemmkörper zwischen einem gemeinsamen Innen- und

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Außenring, wobei die Kugeln in der axialen Ringmitte laufend und die einzeln im Einkupplungssinne angefederten, um zur Lagerachse parallele Achsen kippbaren Klemmkörper zwischen den Kugeln zu Paaren mit den beidseits der Kugellaufbahn Verbleibenden Ringflächen zusammenwirkend angeordnet sind und wobei die Klemmkörper und Kugeln einen aus zwei im Bereich der radialen Laufebene der Kugeln aufeinandertreffenden Hälften bestehenden Käfigring gemeinsam haben, der zur Aufnahme der Kugeln deren Form angepaßte Taschen auf den einander zugewandten Stirnflächen der Käfigringhälften und zur Aufnahme der Klemmkörper und ihrer Einzelfedern Aussparungen aufweist.

Eine derartige Kombination ist durch die DT-PS Nr.1 264 bekannt. Bei ihr ist der Käfigring vierteilig ausgebildet, indem die beiden Käfigringhälften auf ihren einander zugewandten Stirnseiten Taschen für die Kugeln und auf ihren voneinander fort gerichteten Stirnseiten Taschen für die Klemmkörper haben, weichletztere durch Aufsetzen kreisringförmiger Deckscheiben am Ende der Montage verschlossen werden. Damit erfordert diese Bauweise die Herstellung und Lagerhaltung allein dreier verschiedener Teile zur Herstellung des Käfigringes, denn die beiden genannten Käfigringhälften können deswegen nicht untereinander gleich sein, weil zur· Anfederung der Klemmstücke Druckfedern verwendet werden, deren Anordnung für beide Käfigring-

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halften unterschiedlich sein muß. Außerdem hat die Verwendung von Druckfedern für die Klemmkörper den Nachteil, daß diese bedingt durch Herstellungstoleranzen stark unterschiedliche Anfederungskräft.e auf die Klemmkörper ausüben können, -was zu unterschiedlicher Arbeitsweise der Klemmkörper und damit über den Umfang gesehen ungleichmäßiger Belastung des Freilaufes führt.

Die beiden Käfigringhälften sowie ihre Deckscheiben sind zwar durch Ausnehmungen und Zapfen an ihren Begrenzungsflächen gegeneinander zentriert, jedoch kann ihr Zusammenhalt nur dadurch hergestellt werden, daß die Teile miteinander verschweißt oder verklebt werden. Dies erfordert außerordentliches Geschick bei der Montage, kann also nur von zuverlässigen Fachkräften durchgeführt werden, was die Gestehungskosten spürbar beeinflußt. Außerdem besteht keine Möglichkeit, den bekannten Käfigring ohne Zerstörung wieder auseinanderzunehmen, um beispielsweise die Funktionsfähigkeit des Freilaufes oder des Kugellagers zu überprüfen.

Aufgabe der Erfindung ist es, zur Vermeidung der geschilderten Nachteile für eine Freilauf-Kugellager-Kombination der eingangs geschilderten Art einen Käfigring anzugeben, der nur die Herstellung und Lagerhai- ■ tung eines Minimums von Einzelteilen erfordert, leicht und ohne besondere Übung montierbar ist, sich insbesondere zur automatischen bzw. maschinellen Montage

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eignet, sich ferner ohne besondere Schwierigkeiten oder eine Zerstörungsgefahr wieder auseinandernehmen läßt und somit insgesamt durch geringen Material- und Montageaufwand eine erhöhte Wirtschaftlichkeit erlaubt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Käfigringhälften gleich sind, an ihren einander abgewandten Stirnflächen eine glatte, durchgehende Abschlußwand bilden und die Aussparungen für die Klemmkörper und ihre Einzelfedern auf den einander zugewandten Seiten aufweisen, daß bei gerader Zahl der Kugeln jede Käfigringhälfte in Umfangsrichtung nur für jede zweite Kugel eine Tasche hat, während er für die zwischen zwei seiner Taschen befindliche Kugel eine Ausnehmung bildet, daß die Taschen als die Kugeln über mehr als deren Hälfte rastend umfassendes Maul ausgebildet sind und daß die Käfigringhälften ausgehend von ihrer Gleichheit in Umfangsrichtung um eine

Kugelteilung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

Diese Maßnahmen haben die Wirkung, daß zur Herstellung des Käfigringes nur die Fertigung und Bevorratung eines einzigen Teiles erforderlich ist, wodurch die Gestehungskosten, insbesondere auch die Kosten für die zur Herstellung erforderlichen Werkzeuge erheblich herabgesetzt sind. Darüber hinaus ist es zur Montage lediglich erforderlich, die beiden Käfigringhälften, die üblicherweise vorher mit den Klemmkörpern

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und deren Einzelfedern bestückt werden, in das Rillenkugellager einzudrücken, womit dann durch das Einrasten der maulförmigeh Kugeltaschen gleichzeitig der feste Sitz als auch die erforderliche Zentrierung des Käfigringes erreicht ist, wenn man·nur für genügend Spielfreiheit zwischen den Kugeln und ihren Taschen sorgt, was jedoch herstellungstechnisch keine Schwierigkeiten bereitet.

Ist dann später einmal beispielsweise eine Besichtigung des Freilaufes oder des Kugellagers zur Kontrolle deren Funktionstuchtigkeit erwünscht, so läßt sich der Käfigring in gleichermaßen einfacher Weise wieder auseinandernehmen, ohne daß dabei Teile zerstört und durch neue Teile ersetzt werden müßten.

Als zweckmäßig hat es sich erv/iesen, daß die Ausnehmungen für die Kugeln die freien Enden der ihnen zugeordneten Maulschenkel außen umfassend ausgebildet sind. Im gleichen Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, daß die Stirnflächen der freien Enden der Maulschenkel sich axial in Anschlag an Gegenflächen der ihnen zugeordneten Ausnehmungen befinden und daß die Außenkontur jedes Maules ebenfalls kugelförmig ist. Hiermit wird die gegenseitige Zentrierung der beiden Käfigringhälften erheblich unterstützt bzw. eine eigenständige Zentrierung geschaffen, was erwünschtenfalles die Möglichkeit gibt, die Toleranz zwischen den Kugeln

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und ihren Taschen zu vergrößern bzw. hier keine besonderen Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit zu stellen.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft,, daß die Einzelfedern auf der offenen Seite der Aussparungen neben den Klemmkörpern angeordnet und als Wickelfedern mit einem am Käfigring festgelegten Stützarm und einem am jeweiligen Klemmkörper angreifenden und dort in einer sich axial neben der inneren Klemmfläche erstreckenden, im wesentlichen in Umfangsrichtung offenen Kerbe des Klemmkörpers liegenden lastarm ausgebildet sind. Dabei können der am Käfigring festgelegte Federschenkel in einen im. wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz der benachbarten, eine Ausnehmung für eine Kugel bildenden V/and eingelassen und der Schlitz verstemmt sein.

Durch diese Maßnahmen sind einmal die .Einzelfedern im axialen Bereich der Kugelrillen zwischen den Kugeln angeordnet, wo ohnehin sonst ungenutzter Platz zur Verfugung steht. Außerdem erfordert die Anordnung der Einzelfedern mit Ausnahme der leichten Herstellung des Schlitzes keine besonderen konstruktiven Maßnahmen an den Käfigringen. Und schließlich sind die Einzelfedern und die Klemmkörper in an sich bekannter Weise unverlierbar in den Käfigringhälften auch in deren auseinandergenommenem Zustand gehaltert, so daß

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sich bei der Fertigung die Käfigringhälften leicht und ohne die Gefahr des Yerlierens von Teilen dadurch vorbereiten lassen, daß zunächst die Wickelfedern festgelegt und danach die Klemmstücke in ihre Aussparungen eingesteckt werden. 'S© vorbereitete Käfigringhälften lassen sich also auch ohne weiteres auf Lager halten.

lach der Erfindung ist es ferner zweckmäßig, daß die die Aussparungen für die Klemmkörper in Umfangsrichtung begrenzenden Wandteile radial außen durch einen sich unmittelbar neben dem zugeordneten Klemmkörper in Umfangsrichtung erstreckenden Steg miteinander verbunden sind und daß die Axiallage des Steges sich im wesentlichen innerhalb des von der Kugelrille des Außenringes eingenommenen Axialbereiches befindet. Hierdurch ist einmal eine zusätzliche axiale Absicherung bzw. Anlage für die Klemmkörper gebildet, zum anderen eine die Klemmkörper unbeeinflußt lassende radiale Abstützung der Wickelfedern gegen die von ihnen ausgeübten Fliehkräfte geschaffen und schließlich der Käfigring erheblich hinsichtlich Steifigkeit verstärkt, so daß deren genannte glatte, durchgehende Abschlußwand äußerst dünn sein kann, womit für die Klemmkörper praktisch die gesamte Breite der neben der Kugelläufbahn verbleibende η Ringflächen von Innen- und Außenring zur Verfügung steht.

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Zusätzlich kann es zweckmäßig sein, daß die Käfigringhälften auf ihren einander zugewandten Stirnflächen Mittel zur lösbaren, rastenden, gegenseitigen axialen und radialen Verbindung aufweisen. Hier bieten sich wieder die bekannten, eingangs erwähnten beiderseitigen Stifte und Ausnehmungen an, die beispielsweise an den freien Enden der Maulschenkel einerseits und den ihnen gegenüberliegenden, die Ausnehmungen für die Kugeln begrenzenden Wandteile andererseits gebildet werden können.

Als besonders zweckmäßig hat es sich jedoch erwiesen, daß von wenigstens zwei diametral einander gegenüberliegenden Stegen jeder Käfigringhälfte eine Nase axial in den von der Kugelrille des Außenringes eingenommenen Bereich ragt und sich dor ; in rastendem Eingriff mit einer entsprechenden Nase der gegenüberliegenden Käfigringhälfte befindet, wobei bei jedem Käfigring eine Nase als nach außen offener und die andere Nase als nach innen offener Widerhaken ausgebildet sein können und die einander zugeordneten Nasen der Käfigringhälften sich mit ihren Widerhaken hintergreifen. Um hier die Montage zu erleichtern, kann ,zusätzlich vorgesehen sein, daß die Käfigringhälften auf beiden Stirnseiten mit einer Markierung versehen und die Markierungen um 180 gegeneinander versetzt angeordnet sind.

Darüber hinaus ist es für eine selbsttätige, d. h.

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maschinelle Montage zweckmäßig, die Klemmkörper rotationssymmetrisch auszubilden, damit es gleichgültig wird, wie herum die Klemmkörper gerade anfallen.

Für die vorstehenden Ausführungen gilt einheitlich, daß die Begriffe "axial" und "radial" sich immer auf die gesamte Kugellager-Freilauf-Kombination beziehen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das auf der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Kugellager-Fr e ilauf -Kombination ;

Fig. 2 eine Draufsicht-auf die Innenseite einer Iväfigringhälfte, teilweise aufgebrochen;

Fig.. 3 eine ausschnittweise radiale Außenansicht einer Käfigringhälfte in abgewickelter Form und

Fig. 4 und 5 zwei radiale Schnittansichten einer Käfigringhälfte in teilweiser und vergrößerter Darstellung.

Gemäß Fig. 1 besteht ein Rillenkugellager aus einem Außenring 1 und einem Innenring 2, zwischen denen in Rillen 3 und 4 eine gerade Zahl von Kugeln 5 laufen. Neben den Kugeln 5 bleiben bei den Ringen 1 und 2 Ring-

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flächen 6, 7 und 8, 9, mit denen Klemmkörper 10 eines Freilaufes zusammenarbeiten, die durch Einzelfedern in Form von Wickelfedern 11 ständig im Einkupplungssinne gegen die Ringflächen 6 Ms 9 geschwenkt sind. Kugeln 5, Klemmkörper 10 und· Federn 11 haben gemeinsam einen Käfigring, der aus zwei einander vollkommen gleichen Käfigringhälften 12 und 13 besteht, die vorzugsweise als Kunststoffspritzteil ausgebildet sind.

Die Käfigringhälften, von denen eine in axialer Innenansicht in Fig. 2 dargestellt ist, haben eine glatte, durchgehende, verhältnismäßig dünne Außenwand 14 bzw. 15. Von dort ausgehend bilden sie Taschen 16 für jede zweite der Kugeln 5 und Ausnehmungen 17 für die dazwischenliegenden Kugeln (siehe auch Fig. 3). Zwischen je einer Tasche 16 und einer Ausnehmung 17 befindet sich eine Aussparung 18 für die Klemmkörper 10 und ihre Wickelfedern 11.

Wie am besten aus Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 3 ersichtlich, sind die Taschen 16, deren Innenkontur den Kugeln 5 entspricht, als Maul ausgebildet, dessen Schenkel 19 und 20 die Kugeln in Axialrichtung über mehr als ihre Hälfte umfassen, so daß zwischen Kugeln 5 und Taschen 16 eine Rastverbindung besteht. Demgegenüber sind die Ausnehmungen 17 grundsätzlich in ihrer Form frei wählbar, wenn nur dafür Sorge getragen ist, daß die Kugeln in ihnen genügend Bewegungsfreiheit haben.

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Wie man sich am besten anhand der Fig. 3 vorstellen kann, werden nun die beiden Käfigringhälften 12 und 13 beim Zusammenbau derart um eine Kugelteilung gegeneinander versetzt, daß jeder Tasche 16 des· einen Käfigringes eine Ausnehmung 17· des anderen Käfigringes ergänzend gegenübersteht. Um dabei die Käfigringhälften zusätzlich gegeneinander in Radial- und Umfangsrichtung zu zentrieren, bilden die Ausnehmungen 17 auf beiden Seiten Vertiefungen 21 für die freien Enden der Maulschenkel 19 und 20, die deren äußerer Kontur genau angepaßt sind. Da im dargestellten "Beispiel die Maulschenkel 19 und 20 auf ihren Außenseiten 22 und 23 ebenfalls kugelförmig sind und eine ebene Stirnfläche 24 und 25 aufweisen, haben die Vertiefungen entsprechend konkave Seitenwände 26 und ebene Anschlagflächen 27.

Die Aussparungen 18 für die Klemmkörper 10 haben in Umfangsrichtung im wesentlichen konvexe Führungsflächen 28 und 29.für die Klemmkörper, an denen diese mit ebenfalls konvexen Außenflächen 30. und 31 abwälzbar sind. Darüber hinaus sind selbstverständlich in bekannter V/eise die Aussparungen 18 so geformt,· daß sie das Kippen der Klemmkörper zwischen Freilauf- und Kupplungszustand gestatten, wodurch sich die trichterförmige Erweiterung der Aussparungen 18 radial nach außen und innen ergibt.

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Auf der Innenseite der Käfigringhälften sind die Aussparungen 18 radial außen durch einen Steg 32 "begrenzt, der in Fig. 2 zur besseren Darstellung in einigen Fällen herausgebrochen ist. Dies'er Steg liegt, wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, axial im Bereich der Kugelrille 3> also neben der Ringfläche 6, so daß er keine Beeinträchtigung der im Hinblick auf die Ringfläche 6 möglichen Klemmkörperbreite darstellt. Andererseits führt er aber die Klemmkörper 10 in Axialrichtung, stützt außerdem die Wickelfedern 11 in Radialrichtung gegen den Einfluß der Fliehkräfte ab, so daß sich letztere nicht auf die Klemmkörper in einer ihre Funktion beeinträchtigenden Weise auswirken können, und schließlich stellt der Steg 32 gerade im Bereich der Aussparungen 18 eine erhebliche Stabilitätssteigerung für die Käfigringhälften dar.

Die bereits erwähnten Wickelfedern 11 sind, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, auf der innen liegenden Seite der Klemmkörper 10 angeordnet und liegen damit ebenfalls im Bereich der Kugelrille 3, so daß sie die mögliche Breite der Klemmkörper 10 nicht beeinträchtigen. Die Wickelfedern haben einen Stützarm 33 und einen Lastarm 34. Dabei ist der Stützarm 33 in einen im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz der benachbarten, eine Ausnehmung 17 bildenden Wandteile eingelassen und es ist der Schlitz bei 35 verstemmt, so daß der Stützarm 33 und damit die Wickel-

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feder unverlierbar festgelegt sind. Demgegenüber liegt der Lastarm in einer sich axial neben der inneren Klemmfläche 36 erstreckenden und im wesentlichen in Umfangsrichtung offenen Kerb.e 37 der Klemmkörper 10. Auf diese Weise sind die Wickelfedern und Klemmkörper unverlierbar in ihrer Käfigringhälfte gehalten, denn die Klemmkörper sind in Umfangsrichtung durch die 3?ührungsflächen 28 und 29 und in Radialrichtuhg durch den Lastarm 34 der Wickelfedern festgelegt.

Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, können die Käfigringhälften zusätzliche Mittel zur gegenseitigen radialen und axialen Festlegung aufweisen. Dazu hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn zwei sich diametral einander gegenüberliegende Stege jeder Käfigringhälfte Hasen 38 und 39 aufweisen, die in den von der Kugelrille 3 eingenommenen Axialbereich ragen und von denen die Nase 38 als radial nach innen und die Nase 39 als radial nach außen offener Widerhaken ausgebildet sind. Steckt man nun die beiden Käfigringhälften bezüglich der Nasen 38 und 39 um 180° gegeneinander verdreht ineinander, so hintergreifen sich jeweils eine Nase 38 der einen Käfigringhälfte sowie eine Nase 39 der anderen Käfigringhälfte und umgekehrt.

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Claims (1)

1. -H-

   Patentansprüche

   1. Kombination eines Klemmkörperfreilaufes mit einem Rillenkugellager bei in Umlaufrichtung abwechselnder Anordnung der Kugeln und Klemmkörper zwischen einem gemeinsamen Innen- und Außenring, wobei die Kugeln in der axialen Ringmitte laufend und die einzeln im Einkupplungssinne angefederten, um zur Lagerachse parallele Achsen kippbaren Klemmkörper zwischen den Kugeln zu Paaren mit den beidseits der Kugellaufbahn verbleibenden Hingflächen zusammenwirkend angeordnet sind und wobei Klemmkörper und Kugeln einen aus zwei im Bereich der radialen Laufebene der Kugeln aufeinandertreffenden Hälften bestehenden Käfigring gemeinsam haben, der zur Aufnahme der Kugeln deren Form angepaßte Taschen auf den einander zugewandten Stirnflächen der Käfigringhäl'ften und zur Aufnahme der Klemmkörper und ihrer Einzelfedern Aussparungen aufweist, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Käfigringhälften (12, 15) gleich sind, an ihren einander abgewandten Stirnflächen eine glatte, durchgehende Abschlußwand (14, 15) bilden und die Aussparungen (18) für d.ie Klemmkörper (10) und ihre Einzelfedern (11) auf den einander zugewandten Seiten aufweisen, daß bei gerader Zahl der Kugeln (5) jede Käfigringhälfte in Umfangsrichtung nur für jede zweite

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   Kugel eine Tasche (16) hat, während er für die zwischen zwei seiner' Taschen befindliche Kugel eine Ausnehmung (17) bildet, daß die Taschen als die Kugeln über mehr als deren Hälfte rastend umfassendes Maul ausgebildet sind und daß die Käfigringhälften ausgehend von ihrer Gleichheit in Umfangsrichtung um eine Kugelteilung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

   2. Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (17) für die Kugeln (5) die freien Enden der ihnen zugeordneten Maulschenkel (19, 20) außen umfassend ausgebildet sind.

   3. Kombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (24, 25) der freien Enden der Maulschenkel (19, 20) sich' axial in Anschlag an Gegenflächen (27) der ihnen zugeordneten Ausnehmungen (17) befinden.

   4. Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, daß die Außenkontur jedes Maules (19, 20) kugelförmig äst.

   5. Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einz'elfedern auf der offenen Seite der Aussparungen (18) neben den Klemmkörpern (10) angeordnet und als Wickelfedern (11) mit einem am Käfigring (12, 13) festgelegten Stützarm (33) und einem am

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   jeweiligen Klemmkörper angreifenden und dort in einer sich axial neben der inneren Klemmfläche (36) erstrekkenden, im wesentlichen in Umfangsrichtimg offenen Kerbe (37) des Klemmkörpers liegenden Lastarm (34) ausgebildet sind.

   6. Kombination nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der am Käfigring (12, 13) festgelegte Stützarm (33) der Wickelfedern (11) in einen im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz der benachbarten, eine Ausnehmung (17) für eine Kugel (5) bildenden Wand eingelassen und der Schlitz verstemmt ist.

   7. Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Aussparungen (18) für die Klemmkörper (10) in Umfangsrichtung begrenzenden Wandteile (28, 29) radial außen durch einen sich unmittelbar neben dem zugeordneten Klemmkörper in Umfangsrichtung erstreckenden Steg (32) miteinander verbunden sind und daß die Axiallage des Steges sich im wesentlichen innerhalb des von der Kugelrille (3) des Außenringes (1) eingenommenen Axialbereiches befindet.

   j&. Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigringhälften (12, 13) auf ihren einander zugewandten Stirnflächen Mittel zur lösbaren, rastenden, gegenseitigen, axialen und radialen Verbindung aufweisen.

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   9. Kombination nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß von wenigstens zwei diametral einander gegenüberliegenden Stegen (32) jeder Käfigringhälfte (12, 13) eine Nase (38, 39) axial in den von der Kugelrille (3) des Außenringes (1) eingenommenen Bereich ragt und sich dort in rastendem Eingriff mit einer entsprechenden Nase der gegenüberliegenden Käfigringhälfte befindet.

   10. Kombination nach Anspruch 9»dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Käfigring (12, 13) eine Nase (39) als nach außen offener und die andere 'Nase (38) als , nach innen offener Widerhaken ausgebildet ist und daß die einander zugeordneten Nasen der Käfigringhälften sich mit ihren Widerhaken hintergreifen.

   11. Kombination nach Anspruch 9 oder 10,dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigringhälften (12, I3) auf beiden Stirnseiten mit einer Markierung versehen und die Markierungen um 180° gegeneinander versetzt angeordnet sind.

   12. Kombination nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (10)

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   rotationssymmetrisch sind.

   13· Kombination nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigringhälften (12, 13) aus Kunststoff bestehen.

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