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Axialgleitlager
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Die Erfindung bezieht sich auf Axialgleitlager in geschlossener oder
geteilter Ausführung - auch Anlaufscheiben genannt -, hergestellt aus Massiv- oder
Verbundgleitlagerwerkstoff.
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Axialgleitlager werden sehr häufig im Motoren- und Maschinenbau angewendet,
um Axialkräfte einer Welle aufzunehmen und damit die axiale Lage zu fixieren. Die
Einbauverhältnisse lassen meistens die Anwendung von geschlossenen Axialgleitlagern
- auch Anlaufringe genannt - nicht zu, so dass gezwungener Massen geteilte Axialgleitlager
verwendet werden.
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Aus schmiertechnischen Gründen sind Axialgleitlager in der Gleitlagerlaufschicht
mit Schmiernuten versehen.
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Durch Unachtsamkeit bei der Montage kommt es vor, dass Axialgleitlager
seitenverkehrt eingebaut werden. Diese Fehler lassen sich nur in manchen Fällen
durch konstruktive Massnahmen, wie unsymmetrische Gestaltung, abstellen. Ein zweiter
bekannter Weg zur Verhütung solcher Einbaufehler ist die kostenaufwendige Anwendung
von kombinierten Axial-Radial-Gleitlagern - auch Bundbuchsen und Bundschalen genannt
-, Die erstere bekannte Möglichkeit, nämlich die unsymmetrische Gestaltung des Einbauelementes
ist zwar kostengünstiger als die zweite Möglichkeit, lässt sich aber leider nicht
generell vollziehen. Ferner treten trotz konstruktiver Massnahmen in der Gestaltung
Fehler bei der Montage auf, die erst wesentlich später entdeckt werden, und zur
Teildemontage des Motors mit unvorhergesehenen Kosten führen.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Beispiel für den falschen Einbau eines
unsymmetrischen Axialgleitlagers. Das Beispiel betrifft eine Hauptlageranordnung
an einer Kurbelwelle lo Diese Lageranordnung besteht aus einem vorzugsweise geteilten
Radialgleitlager 2 und zwei Axialgleitlagern 3 und 4 in geteilter Ausführung, von
denen jeweils die eine Anlaufscheibe 3a bmw. 4a im Bereich des Gehäuses 5 und die
zweite Anlaufscheibe 3b bzw. 4b im Bereich des Deckels 6 angeordnet ist.
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Die Anlaufscheiben sind wie folgt unsymmetrisch ausgebildet: Saämtliche
Scheiben haben schräg, d.h. nicht radial verlauf ende jedoch genau ineinander passende
Trennkanten 7, und die im Bereich des Deckels 6 angeordneten Anlaufscheiben 3b und
4b haben einen sich aussermittig, d.h. nicht radial nach aussen erstreckenden Drehsicherungsansatz
8, der in eine entsprechende Ausnehmung 9 des Deckels 6 greift. Durch diesen Drehsicherungsansatz
8 können die Anlaufscheiben 3b und 4b nur in richtiger Lage zwischen dem Deckel
6 und der Kurbelwelle 1 angebracht werden. Dagegen ist durchaus möglich, die im
Bereich des Gehäuses 5 vorgesehenen Anlaufscheiben 3a bzw. 4a falsch einzusetzen,
derart, dass die Gleitlagerlaufschicht mit den Schmiernuten 10 nicht der Kurbelwelle
1, sondern dem Gehäuse 5 zugewandt sind. Wie aus Figur 2 ersichtlich, passen dann
aber die Trennkanten 7 einer falsch eingelegten Anlaufscheibe 3a und der zwangsläufig
richtig eingelegten Anlaufscheibe 3b nicht ineinander. Rein theoretisch sollte sofort
bei der Montage dieser Einbaufehler sichtbar werden. Da aber der Deckel 6 im dargestellten
Beispiel zwischen eine Erhöhung 11 des Gehäuses 5 eingesetzt ist, wird eine verbleibende
Klaffung 12, die beispielsweise einige Millimeter betragen würde, durch die Erhöhung
5 überdeckt, so dass der Einbaufehler nicht sofort, sondern erst nachträglich entdeckt
wird. Das nachträgliche Entdecken des Einbaufehlers hat den
Nachteil,
dass der Motor wieder auseinandergenommen werden muss und evtl. erhebliche Schäden
an dem Axialgleitlager 3 aufgetreten sind, evtl. sogar auch am Radialgleitlager
20 Eine dritte Möglichkeit zur Vermeidung der eingangs erläuterten Mängel besteht
darin, Axialgleitlager beidseitig mit Gleitlagerlaufschicht und Schmiernuten zu
versehen, so dass die Einbaulage beliebig vorgenommen werden kann. Diese Ausführungen
werden aber wenig angewendet, da sie mit wesentlich erhöhten Kosten verbunden sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Axialgleitlager mit einer
speziellen Gestaltung zu schaffen, durch die sichergestellt wird, dass das Axialgleitlager
nur in einer einzigen, vorher bestimmten Lage montiert werden kann. Dabei soll der
Schichtaufbau des Axialgleitlagers optimal auf die Lagererfordernisse abgestimmt
sein. Diese Aufgabe stellt sich/insbesondere bei geteilten Äxialgleitlagern, damit
eine seitenrichtige Montage gesichert ist. Die Seitenfalsche Montage tritt nämlich
vorwiegend bei geteilten Axialgleitlagern auf, kann aber auch bei geschlossenen
Ausführungen vorkommen.
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Bei der Erfindung wird ferner ausgegangen von einem Aufbau des Axialgleitlagers
mit einer Tragschicht und einer Gleitschicht. Beim Aufbau mit beiderseitiger Gleitlager-Laufschicht
und Schmiernuten wurde zwar seitenfalsche Montage grundsätzlich entfallen, aber
solche Axialgleitlager wurden übermässig teuer.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen,
dass mindestens ein seitlich vorstehendes Sperrelement an der Trag- oder bzw. und
Gleitschicht zur unverwechselbaren, seitengerechten Montage angebracht ist.
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Durch die Erfindung wird die stets seitenrichtige Montage der Axialgleitlager
gewährleistet.
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Die Montage eines geteilten Axialgleitlagers wird im allgemeinen erst
vorgenommen, nachdem im festen Gehäuse eine Radialgleitlagerschicht und eine Welle
vormontiert sind. Dabei entsteht zwischen der Stirnseite der Radialgleitlagerschale
und der Flanschseite der Welle ein profilierter Hohlraum, der nunmehr von dem Axialgleitlager
teilweise ausgefüllt wird.
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Ein konventionelles Axialgleitlager füllt aber diesen Hohlraum nicht
vollständig aus, so dass ein freiraum an der Stirnseite der Radialgleitlagerschele
verbleibt. Die Erfindung zielt nun darauf, diesen Freiraum zur Sicherung einer seitenrichtigen
Montage
auszunutzen.
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In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist daher das Sperrelement
bzw. sind die Sperrelemente am inneren Umfang an der Tragschichtseite des Axialgleitlagers
angebracht, Man kann Jedoch auch eine am äusseren Umfangsbereich des Axialgleitlagers
im Gehäuse angebrachte Umfangsnut benutzen bzw.
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eine solche Nut vorsehen, und dann das Sperrelement bzw0 die Sperrelemente
am äusseren Umfang an der Tragschichtseite des Axialgleitlagers anbringen. Wenn
die Welle bzw. der Wellenflansch mit Nut ausgebildet ist, kann man auch im Rahmen
der Erfindung das Sperrelement bzw. bzw. die Sperrelemente an der Gleitschichtseite
anordnen. Schliesslich ist es auch nicht notwendig, das Sperrelement bzw. die Sperrelemente
an dem Umfangsbereich des Axialgleitlagers anzuordnen, vielmehr kann auch die Anbringung
an der Tragschichtseite innerhalb der Tragfläche vorgesehen sein. Diese letztere
Ausbildung setzt voraus, dass in dem Gehäuse bzw. dem Deckel eine Nut vorgebildet
ist. Eine solche Ringnut könnte durchaus für die Zwecke der Erfindung von vornherein
bei der Herstellung der Motorteile vorgesehen werden.
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Das Sperrelement bzw. die Sperrelemente ist bzw. sind in bevorzugter
Ausführungsform der Erfindung ein Vorsprung, der um mehr als das doppelte Lagerspiel
gegenüber der Oberflächenebene an der Tragschichtseite bzw. der Gleitschichtseite
vorsteht. Das so ausgebildete Axialgleitlager macht ein falsches Einsetzen absolut
unmöglich. Eventuell lässt sich bei einer Wellenverschiebung das Axialgleitlager
auf einer Seite falsch einschieben. Dann lässt sich aber mit Sicherheit nicht die
zweite Seite bestücken, da sich das restliche Öffnungsmass mehr als auf das Aufnahmemass
für ein Axialgleitlager verringert hat.
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Axialgleftlager mit ebenen oder abgewinkelten Nasen sind bekannt,
aber haben nur eine Funktion als Lage- oder Verdrehungssicherung. Eine im Rahmen
der Erfindung angebrachte, vorstehende Fläche bzw. Nase an dem Axialgleitlager hat
eine Sperrfunktion zur Sicherung einer seitengerechten Montage und kann - wie auch
aus den folgenden Beispielen hervorgeht - sowohl am inneren radialen Teil des Gleitlagers
als auch am äusseren radialen Teil angebracht sein, vorausgesetzt, die Einbauverhältnisse
lassen solche Konstruktion zu. Beim Anordnen des Sperrelements am äusseren Teil
des Axialgleitlagers ist nicht nur die Anordnung an der Tragschicht, sondern auch
an der Gleitschichtseite zu verwirklichen
Einige Ausführungsbeispiele
werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 3 die
Lagerung einer Kurbelwelle mit Axialgleitlagern einer Ausführungsform der Erfindung
in axialem Schnitt; Fig. 4 die Lageranordnung gemäss Figur 3 im Schnitt IV-IV der
Figur 3; Fig. 5 das Einrotieren eines Axialgleitlagers gemäss der Erfidung in Draufsicht;
Fig. 6 das Einrotieren eines Axialgleitlagers gemäss der Figur 5 im Schnitt VI-VI;
Fig. 7 einige weitere Ausführungsbeispiele für geteilte Axialgleitlager gemäss der
Erfindung in Draufsicht und Seitenansicht; Fig. 8 weitere Ausführungsmöglichkeiten
für geteilte Axialgleitlager gemäss der Erfindung in Draufsicht und Seitenansicht;
Fig. 9 eine spezielle Ausbildungsmöglichkeit für ein geteiltes Axialgleitlager gemäss
der Erfindung in Draufsicht und Seitenansicht und Fig. 10 ein AusfUhrungsbeispiel
für ein ungeteiltes Axialgleitlager gemäss der Erfindung in Draufsicht und Seitenansicht.
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Im Beispiel der Figuren 3 und 4 handelt es sich um eine Hauptlageranordnung
an einer Kurbelwelle 1,und zwar mit einem Lagergehäuse 5 und einem Lagerdeckel 6.
Die Lageranordnung enthält ein beispielsweise geteiltes Radialgleitlager 2 und zwei
geteilte Axialgleitlager 23 und 24. Die im Bereich des Deckels 6 eingesetzten Anlaufscheiben
23b und 24b haben in diesem Beispiel eine aussermittige, d.h. nicht radial angeordnete
Verdrehsicherungslasche 8, so dass diese Anlaufscheiben 23b und 24b hierdurch auch
gegen seitenverkehrtes Einsetzen in den Deckel 6 gesichert sind. Jedoch lassen sich
solche Anlaufscheiben 23b und 24b nicht einrotieren.
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Da im Gehäuse 5 erwünscht ist, die Anlaufscheiben nachträglich, d.h.
nach dem Einsetzen der Radialgleitlagerschale und der Welle 1 die Anlaufscheiben
23a und 24a nachträglich einzukurbeln, käme eine Ausbildung wie an den Anlaufscheiben
23b und 24b nicht in Betracht. Gemäss der Erfindung sind die Anlaufscheiben 23a
und 24a vorzugsweise im mittleren Bereich ihres Innenumfanges mit je einer nach
der Tragseite hin vorstehenden Nase 25 ausgebildet. Wie Figur 3 zeigt, greifen diese
Nasen in den zwischen den Seitenkanten des Radialgleitlagers 2 und den seitlichen
Anlageflächen des Gehäuses 5 gebildeten halbringförmigen Freiraum 26. Die Nasen
25 stehen um ein grösseres Mass als das doppelte Axiallagerspiel gegenüber der Fläche
der Tragseite
der Anlaufscheiben 23a und 24a vor. Würde man die
eine oder andere Anlaufscheibe 23a bzw. 24a zunächst falsch einsetzen (was durch
seitliches relatives Verschieben von Gehäuse 5 und Welle 1 möglich wäre), dann wird
der zwischen Gehäuse 5 und Schenkel der Welle 1 auf der anderen Seite auszufüllende
Hohlraum so eng, dass dort nicht mehr eine zweite Anlaufscheibe 23a bzw. 24a eingeführt
werden kann. Der Einbaufehler wird dadurch sofort erkannt, und es kann die falsch
eingesetzte Anlaufscheibe entfernt und richtig eingesetzt werden, bevor irgendwelche
Schäden an der Lageranordnung bzw.
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der Welle oder dem Gehäuse entstanden sein können.
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Wie bei 27 ersichtlich, ist es trotz der Ausbildung der Nase 25 am
Innenumfang möglich, die Anlaufscheiben 23a und 24a im Sparschnitt herzustellen,
d.h. einen Schnitt, bei dem am Trennrandbereich der Anlaufscheiben ein dreieckförmiger
Bereich weggeschnitten ist, weil dort der Aussenumfang einer anderen, aus demselben
Materialstreifen geschnittenen Anlaufscheibe verläuft.
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Die Nase 25 kann - wie in Figur 3 und 4 ersichtlich - zunächst ein
im mittleren Bereich des Innenumfangs der Anlaufscheibe radial einwärts vorstehender
Lappen sein, der - wie aus Figur 3 ersichtlich - nach der Tragschichtseite der Anlaufscheiben
hin
geprägt worden ist, um den seitlichen Vorsprung ausreichender
Dicke zu bilden. Es ist aber auch möglich, die Nase 25 durch Abwinkeln des an der
Umfangskante radial vorstehenden Lappens nach der Tragseite hin zu bilden.
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Die Figuren 5 und 6 zeigen wie eine Anlaufscheibe 23a bzw.
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24a in das Gehäuse 5 einer Hauptlageranordnung einzukurbeln ist. Dazu
ist die Anlaufscheibe 23abzw. 24a oberhalb des Gehäuses 5 und der mit der Radialgleitlagerhälfte
2 eingelegten Welle 1 mit der die Schmiernuten 10 enthaltenden Gleitschichtseite
gegen den Wellenflansch zu legen. Durch Rotieren um die Achse der Welle 1 wird die
Anlaufscheibe 23a bzw. 24a in dem zwischen dem Flansch der Welle 1 und einer halbringförmigen
Aufnahme 28 des Gehäuses 5 eingeführt. Die an der Tragseite der Anlaufscheibe vorstehende
Nase 25 läuft dabei in den Freiraum 26 an der Umfangskante der Radialgleitlagerhälfte
2. Ein glattes Einführen ist überhauptnur möglich, nachdem die Anlaufscheibe 23a
bzw. 24a vorher seitenrichtig an den Flansch der Welle 1 angelegt worden ist. Wenn
man die Tragseite und die Nase 25 der Anlaufscheibe 23a bzw. 24a gegen den Flansch
der Welle 1 gelegt hätte, würde ein solches glattes Einführen der Anlaufscheibe
nicht möglich sein.
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Selbst wenn der Raum zwischen dem Flansch der Welle 1 und der Ausnehmung
28 des Gehäuses 5 auf einer Seite deshalb grösser ist, weil die Welle 1 und das
Gehäuse 5 axial gegeneinander verschoben sind, würde man nur eine der Anlaufscheiben
23a bzw. 24a in falscher Stellung einführen können. Auf der dann noch freien Seite
würde dann der Raum zwischen dem Flansch der Welle 1 und der Ausnehmung 28 des Gehäuses
5 so eng, dass sich die zweite Anlaufscheibe weder seitenrichtig noch seitenverkehrt
einführen lassen würde.
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Die Anordnung der Nase 25 im mittleren Teil des Innenumfangs der Anlaufscheibe
23a und 24a ist nicht zwingend erforderlich.
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Vielmehr ist die Anordnung der Nase bzw. mehrerer Nasen an jedem Punkt
des Innenumfangs der Anlaufscheibe denkbar. Figur 7 zeigt in ihrem oberen Teil a)
eine AnLaufscheibe 33a mit zwei in Nähe der Trennkanten 29 am Innenumfang angeordneten
Sperrnasen 35. Funktionell ist diese Ausbildung derjenigen der Anlaufscheiben 23a
und 24a nach Figur 3 bis 6 gleichwertig, jedoch hat.die Anordnung der beiden Nasen
35 in der lXSähe der Trennkanten 29 den Mangel, dass ein wirksamer Sparschnitt nicht
möglich ist. Im Teil b) zeigt Figur 7 eine Anlaufscheibe 33b, bei der zwei Sperrnasen
35 vorgesehen sind, die im Bereich der Schmiernuten 10 am Innenumfang der Anlaufscheibe
angeordnet sind. Diese Nasen 35 liegen etwa um ein
Drittel des
Innenumfangs von den Trennkanten 29 entfernt.
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In dieser Ausführungform dürfte hohe Sperrfunktion durch die Nasen
35 erzielt werden, wobei trotzdem an dem Innenumfang der Anlaufscheibe 33b die Sparschnittkanten
27 benachbart zu den Trennkanten 29 ausgebildet sind.
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Im Teil c) zeigt Figur 7 eine Anlaufscheibe 33c, die nur im mittleren
Bereich eine Schmiernut 10 aufweist, und radial einwärts in Verlängerung dieser
Schmiernut eine verhältnismässig stark radial einwärts gezogene Sperrnase 35 trägt.
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Die radiale Länge solcher Sperrnasen 35 ist ohne weiteres jedem Anwendungsfall
anzupassen, jedoch ist dabei zu vermeiden, dass die Sperrnase 35 mit ihrer radial
einwärts gerichteten Kante 36 in Berührung mit der Welle 1 kommt. Im Teil d) zeigt
Figur 7 im wesentlichen die Ausbildung der Anlaufscheiben 23a bzw. 24a, wie im Beispiel
der Figuren 3 bis 6, Jedoch sind die Sparschnittkanten in dieser Ausführungsform
der Anlaufscheibe noch stärker ausgeprägt. Dies bedeutet, dass die Anlaufscheiben
23a, bzw. 24a nach Teil d) der Figur 7 noch enger in dem Ausgangs-Blechstreifen
angeordnet wurden. Die damit erzielte Materialeinsparung ist bei der Ausbildung
der Sperrnase 25 ohne weiteres möglich.
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Während bei den Aus führungsbei spielen nach Figur 7 die Sperrnase
25 bzw. 35 relativ kleine Längen in Umfangsrichtung der Anlaufscheibe hat, ist es
aber im Rahmen der Erfindung durchaus möglich, auch die Umfangskante der Anlaufscheiben
auf relativ grosse Länge mit einem Sperrelement zu besetzen.
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Figur 8 zeigt im Teil a) eine Anlaufscheibe 34a, die am gesamten Innenumfang
ein rippenförmiges Sperrelement 37 trägt. Gemäss Teil b) der Figur 8 kann die Anlaufscheibe
34b auch zwei Sperrippen 37b aufweisen, die sich von der Trennkante 29 auf etwa
ein Drittel des Innenumfanges erstrecken.
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Jedoch ist bei diesen beiden Ausführungen ein Sparschnitt nicht möglich.
Schliesslich zeigt Figur 8 im Teil c) die Möglichkeit, die Sperrippe 37c im mittleren
Bereich etwa auf ein Drittel bis die Hälfte des Innenumfanges zu erstrecken.
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Wenngleich nicht dargestellt, so besteht bei einer solchen Anlaufscheibe
34c Jedoch die Möglichkeit eines Sparschnittes.
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Die in den Ausführungsbeispielen nach Figur 3 bis 8 gezeigten, am
Innenumfang mit Sperrelement ausgerüsteten Anlaufscheiben en mach/ Gebrauch von
dem oben erläuterten Freiraum 360Ein solcher en Freiraum ergibt sich bei allen Lageranordnung/
ohne Konstruktionsänderung, wenn ein reines Radialgleitlager benutzt wird. Bei
Neukontruktionen
könnte man ohne weiteres auch Möglichkeiten vorsehen, die andere Sperrelemente an
den Axialgleitlagern ermöglichen. Beispielsweise könnte die Ausnehmung 28 (vergl.
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Figur 5) des Gehäuses 5 von vorneherein am Aussenumfang mit einer
zusätzlichen Umfangsnut versehen werden. In solchem Fall könnten ohne weiteres Axialgleitlager
und Anlaufscheiben benutzt werden, deren Sperrelement am Aussenumfang an der Trägerschichtseite
angeordnet ist. Die Ausbildung des Sperrelementes könnte dann in ähnlicher Weise
erfolgen, wie bei Figur 7 und 8, jedoch mit dem Unterschied, dass sich das Sperrelement
am Aussenumfang des Axialgleitlagers befindet.
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Eine andere Möglichkeit bei Neukontruktionen besteht darin, im mittleren
Bereich der Aufnahmevertiefung 28 (verglO Figur 5) des Gehäuses eine ringförmige
Nut einzuschneiden. Man kann dann beispielsweise solche Anlaufscheiben benutzen,
wie sie in Figur 9 dargestellt sind. In diesem Beispiel ist die Anlaufscheibe 43
im Bereich ihrer Schmiernuten 10 mit zapfenförmigen Vorsprüngen 45 ausgebildet,
die an der Tragschichtseite vorstehen. Diese Vorsprünge 45 können dadurch gebildet
sein, dass an der Gleitschichtseite der Anlaufscheibe 43 innerhalb der Schmiernut
10 Einprägungen 46 angebracht werden, die (unter Benutzung einer entsprechenden
Gegenform) auf der
Tragschichtseite der Anlaufscheibe 43 vorstehenden
Zapfen 45 bilden. Wenngleich nicht dargestellt, lässt sich eine Anlaufscheibe gemäss
Figur 9 auch im Sparschnitt herstellen.
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Bei geschlossenen Axialgleitlagern bzw. Anlauf ringen ist es zunächst
denkbar, eine Sperrfunktion gegen falsches Einsetzen dadurch zu schaffen, dass die
Verdrehsicherungslasche 8 unsymmetrisch, d.h. nicht radial angeordnet wird. Für
viele Anwendungszwecke ist es aber notwendig, die Verdrehsicherungslasche, wie in
Figur 10 gezeigt, symmetrisch, d.h. radial erstreckend anzubringen. In solchem Fall
wäre ein seitenfalsches Einsetzen des Einlaufringes 44 ohne weiteres möglich.
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Im Beispiel der Figur 10 ist daher eine zusätzliche Sperrnase 25 am
Innenumfang des Sperringes 44 angebracht0 Diese Sperrnase ist im übrigen in gleicher
Weise ausgebildet, wie bereits im Zusammenhang mit Figur 3 bis 6 erläutert. Jedoch
ist auch jegliche andere Ausbildungsmöglichkeit des Sperrelements denkbar, wie dies
im Zusammenhang mit den Figuren 7 bis 9 erläutert wurde. Auch der Anbringungsort
der Sperrnase 25 kann im Rahmen der obigen Erläuterungen beliebig sein.
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-Patentansprüche-