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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Lager.
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Die Erfindung betrifft insbesondere das Gebiet der Wälzlager mit großem Durchmesser, die axiale und radiale Lasten aufnehmen können, und die einen Innenring und einen Außenring haben, die konzentrisch um die Rotationsachse, die in der axialen Richtung verläuft, angeordnet sind.
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Solche Wälzlager mit großem Durchmesser können beispielsweise in einer Tunnelbohrmaschine, in einer Bergwerksextraktionsmaschine, in einem großen Offshore-Kran oder in einer Windturbine verwendet werden.
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Ein Wälzlager mit großem Durchmesser umfasst im Allgemeinen zwei konzentrische Innen- und Außenringe, und eine Lageanordnung, die zwei Reihen von axialen Rollen und eine Reihe von radialen Rollen aufweist. Solche Wälzlager sind im Allgemeinen sowohl axial als auch radial häufig mit einer relativ großen Last belastet.
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Abhängig von der Verwendung des Wälzlagers können beachtliche Kräfte auftreten, die eine Verformung des Lagers, insbesondere des rotierenden Rings, verursachen können, was in einigen Fällen dazu führt, lokal die Ringe zu separieren. In der Tat kann eine radiale Lücke zwischen dem rotierenden Ring und dem feststehenden Ring des Wälzlagers erzeugt werden.
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Um diesen Nachteil zu überwinden, umfasst das Wälzlager, das in Patent
EP - B1 -2 092 204 offenbart ist, zwei gegenüberliegende Reihen von radialen Zylinderrollen und zwei gegenüberliegende Reihen von axialen Zylinderrollen, die in einer solchen Weise angeordnet sind, um einen Nasenring des rotierenden Rings zu umgeben.
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Jedoch benötigt die radiale Abmessung eines solchen Rollenlagers einen beachtliche Installationsraum. Andernfalls benötigt die Montage der vier Reihen von Zylinderrollen ebenfalls eine große Anzahl von Zusammenbauschritten.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es diese Nachteile zu überwinden.
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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, das einen ersten Ring, einen zweiten Ring, zumindest eine Reihe von radialen Wälzkörpern, die radial zwischen axialen Laufbahnen der Ringe eingefügt sind, zumindest eine Reihe von axialen Wälzkörpern, die axial zwischen radialen Laufbahnen der Ringe eingefügt sind und sich radial zwischen axialen Führungsflächen der Ringe befinden.
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Gemäß einem ersten allgemeinen Merkmal umfasst das Wälzlager ebenfalls zumindest einen segmentierten Käfig zum Halten der Reihe von axialen Wälzkörpern und umfasst mehrere aufeinanderfolgende umfängliche Käfigsegmente. Jedes dieser Käfigsegmente ist mit zumindest zwei Taschen versehen, die zumindest einen axialen Wälzkörper aufnehmen.
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Gemäß einem zweiten allgemeinen Merkmal umfasst das Wälzlager ferner zumindest einen radialen Wälzkörper, der umfänglich zwischen zwei benachbarten Käfigsegmenten des segmentierten Käfigs eingefügt ist, wobei der radiale Wälzkörper radial zwischen den axialen Führungsflächen der Ringe angeordnet ist.
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Der Begriff „axiale Wälzkörper“ wird verstanden, Wälzkörper zu bedeuten, die dazu ausgelegt sind, nur axiale Lasten aufzunehmen, wohingegen der Begriff „radiale Wälzkörper“ verstanden wird, Wälzkörper zu bedeuten, die dazu ausgelegt sind, nur radiale Lasten aufzunehmen.
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Bei einer solchen Anordnung des zumindest einen radialen Wälzkörpers sind die radiale Verformung des Wälzkörpers und die Lücke, die sich zwischen dem Innenring und dem Außenring in der radialen Richtung öffnet, begrenzt.
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Zwei Funktionen werden in der Reihe, die sowohl den radialen Wälzkörper als auch die axialen Wälzkörper hat, erreicht.
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Ansonsten ist mit Bezug auf ein herkömmliches Wälzlager, das zwei Reihen von radialen Zylinderrollen aufweist, die Anzahl der Teile, die verwendet werden, um die Ringe zu bilden, bei dem neuen Design des Wälzlagers begrenzt. Der Installationsraum, der benötigt wird, ist reduziert und das Design des Wälzlagers ist kompakt. Die Anzahl der Zusammenbauschritte ist ebenfalls reduziert.
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Bevorzugt umfasst das Wälzlager einen radialen Wälzkörper, der umfänglich zwischen jedem Ende jedes Käfigsegments des segmentierten Käfigs und dem gegenüberliegenden Ende des benachbarten Käfigsegments eingefügt ist. Entsprechend ist das Wälzlager dazu geeignet, hohe radiale Lasten und hohe Neigungsmomente aufzunehmen.
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Alternativ kann das Wälzlager radiale Wälzkörper aufweisen, die umfänglich zwischen einige benachbarte Käfigsegmente des segmentierten Käfigs eingefügt sind, wobei die anderen Käfigsegmente des Käfigs in der Umfangsrichtung relativ zueinander angrenzen.
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In einer Ausführungsform umfasst jedes Käfigsegment des segmentierten Käfigs zwei angrenzende Enden, die das Käfigsegment in der Umfangsrichtung begrenzen, und wobei jedes eine äußere Stirnfläche aufweist, wobei der radiale Wälzkörper in der Umfangsrichtung gegen die gegenüberliegenden Stirnflächen der zwei benachbarten Käfigsegment angrenzt.
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Die äußeren Stirnflächen jedes Käfigsegments des segmentierten Käfigs haben jeweils eine flache Form. Alternativ zeigen können die äußeren Stirnflächen jedes Käfigsegments des segmentierten Käfigs eine konkave Form haben.
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Der zweite Ring kann eine auskragende Nase aufweisen, die in eine ringförmige Nut des ersten Rings eingreift und die mit einer axialen zylindrischen Fläche versehen ist, auf der die axiale Laufbahn des zweiten Rings gebildet ist.
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In einer Ausführungsform umfasst das Wälzlager ferner zumindest eine zusätzliche Reihe von axialen Wälzkörpern, die axial zwischen radialen Laufbahnen des ersten und zweiten Rings eingefügt sind. Die Reihe von axialen Wälzkörpern und die zusätzliche Reihe von axialen Wälzkörpern kann axial auf jeder Seite der auskragenden Nase des zweiten Rings angeordnet sein.
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Die Reihe der axialen Wälzkörper und die Reihe der radialen Wälzkörper können Zylinderrollen aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden besser durch das Studium der ausführlichen Beschreibung der speziellen Ausführungsformen verstanden, die als nicht begrenzende Beispiele gegeben sind und durch die angehängten Zeichnungen dargestellt sind, in denen:
- 1 und 2 partielle Querschnitte des Wälzlagers gemäß einem Beispiel der Erfindung sind,
- 3 eine teilweise perspektivische Ansicht eines segmentierten Käfigs und der Rollen des Wälzlagers der 1 und 2 ist,
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Käfigsegments des segmentierten Käfigs der 3 ist, und
- 5 eine perspektivische Ansicht eines Käfigsegments eines segmentierten Käfigs gemäß einem anderen Beispiel der Erfindung ist.
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Das Wälzlager, wie es in 1 dargestellt ist, ist ein Wälzlager mit großem Durchmesser, das einen ersten Ring 10 und einen zweiten Ring 12 aufweist. In dem dargestellten Beispiel ist der ersten Ring 10 der Innenring, wohingegen der zweiten Ring 12 der Außenring ist. In diesem Beispiel ist der Außenring 12 ein rotierender Ring und der Innenring 10 ist ein nichtrotierender Ring. Das Wälzlager kann beispielsweise in einer Tunnelbohrmaschine, einer Windturbine, einem großen Offshore-Kran oder jeder anderen Anwendung verwendet werden, die ein Wälzlager mit großem Durchmesser verwendet.
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Die Innen- und Außenringe 10, 12 sind konzentrisch und erstrecken sich axial entlang der Lagerrotationsachse (nicht gezeigt), die in einer axialen Richtung verläuft. Die Ringe 10, 12 sind von einer massiven Art.
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Der Innenring 10 ist als ein Trennring gebildet und umfasst einen ersten Ring 14 und einen zweiten Ring 16, die relativ zueinander in der axialen Richtung gestapelt sind. Jeder des ersten und des zweiten Rings 14, 16 des Innenrings ist mit mehreren ausgerichteten Durchgangslöcher (nicht gezeigt) versehen, um miteinander durch Befestigungsbolzen verbunden zu werden.
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In dem dargestellten Beispiel umfasst das Wälzlager zwei Reihen von axialen Rollen 18, 20, die zwischen dem Innen- und dem Außenring 10, 12 angeordnet sind, um ein Axiallager zu bilden, und eine Reihe von radialen Rollen 22, die zwischen den Ringen angeordnet sind, um ein Radiallager zu bilden.
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Wie nachstehend beschrieben wird, umfasst das Wälzlager auch radiale Rollen 24 ( 2) die umfänglich zwischen den axialen Rollen 20 der Reihe angeordnet sind.
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Die Rollen 18, 20, 22 einer Reihe sind identisch zueinander. Jede Rolle 18, 20, 22 weist eine zylindrische äußere Wälzfläche auf. Jede Rolle 18, 20, 22 umfasst ferner zwei gegenüberliegende Stirnflächen, die die äußere Wälzfläche begrenzen.
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Die Rotationsachse jeder Rolle 22 ist parallel zu der Lagerachse und senkrecht zu den Achsen jeder der Rollen 18, 20. In dem dargestellten Beispiel ist die axiale Länge der Rolle 18 größer als eine der Rollen 20. Alternativ kann die axiale Länge der Rollen 18 kleiner sein als oder gleich sein zu einer der Rollen 20.
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Die axialen Rollen 18 sind axial zwischen ringförmigen radialen Laufbahnen 26, 28 eingefügt, die entsprechend auf dem Innen- und dem Außenring 10, 12 gebildet sind. Die Laufbahn 26, 28 liegen einander in der axialen Richtung gegenüber.
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Die axialen Rollen 20 sind axial zwischen ringförmigen radialen Laufbahnen 30, 32 eingefügt, die entsprechend auf dem Innen- und Außenring 10, 12 gebildet sind. Die Laufbahnen 30, 32 liegen axial einander gegenüber. Die Reihen der axialen Rollen 18, 20 sind voneinander in der axialen Richtung beabstandet. Die axialen Rollen 20 sind radial zwischen ringförmigen axialen Führungsflächen 34, 36 lokalisiert, die entsprechend auf dem Innen- und Außenring 10, 12 gebildet sind. Die Führungsflächen 34, 36 liegen einander in der radialen Richtung gegenüber. Jede Führungsfläche 30, 32 ist gerade und senkrecht zu den entsprechenden Laufbahn 30, 32 angeordnet.
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Die Laufbahn 30 und die Führungsfläche 34 des Innenrings definieren zusammen die Laufbahn 32 und die Führungsfläche 36 des Außenrings einen ringförmigen Raum, in dem die axialen Rollen 20 aufgenommen sind. Die Wälzfläche jeder axialen Rolle 20 ist in axialen Kontakt mit den Laufbahnen 30, 32.
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Die radialen Rollen 22 sind radial zwischen ringförmigen axialen Laufbahnen 38, 40 eingefügt, die entsprechend auf den Innen- und Außenring 10, 12 gebildet sind. Die Laufbahnen 38, 40 liegen einander in der radialen Richtung gegenüber. Die Reihe der radialen Rollen 22 ist radial nach innen mit Bezug auf die Reihe der axialen Rollen 18, 20 versetzt. Die Reihe der radialen Rollen 22 befindet sich axial zwischen den Reihen der axialen Rollen 18, 20.
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Der Innenring 10 umfasst eine ringförmige Nut 42, die sich in der radialen Richtung nach außen in Richtung des Außenrings 12 öffnet. Der Innenring 10 umfasst eine äußere gestufte zylindrische Fläche 10a, aus der die Nut 42 gebildet ist.
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Der Außenring 12 umfasst eine ringförmige auskragenden Nase 44, die in die ringförmige Nut 42 des Innenrings eingreift. Die Nase 44 erstreckt sich radial nach innen. Die auskragenden Nase 44 kragt radial von der inneren zylindrischen Fläche oder Bohrung des Außenrings aus.
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Die Reihen der axialen Rollen 18, 20 sind axial zwischen der Nase 44 des Außenrings und der Nut 42 des Innenrings angeordnet. Die Reihen der axialen Rollen 18, 20 sind auf jeder Seite der Nase 44 angeordnet. Die radiale Laufbahnen 28, 32 befinden sich auf der Nase 44. Die radialen Laufbahnen 26, 30 befinden sich auf der Nut 42 des Innenrings.
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Die Reihe der radialen Rollen 22 ist radial zwischen der Nase 44 des Außenrings und der Nut 42 des Innenrings angeordnet. Die axialen Laufbahnen 38, 40 befinden sich entsprechend auf der Nut 42 und der Nase 44. Eine innere zylindrische Fläche oder Bohrung der Nase 44 begrenzt die axiale Laufbahn 40. Ein axialer Boden der Nut 42 begrenzt die axiale Laufbahn 38. Die axiale Laufbahn 38 liegt radial der inneren zylindrischen Bohrung der Nase 44 gegenüber, auf der die axiale Laufbahn 40 gebildet ist.
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In dem dargestellten Beispiel ist der Außenring 12 einstückig hergestellt. Alternativ kann der Außenring 12 in der axialen Richtung in zumindest zwei getrennte Teile geteilt sein, die miteinander gesichert sind. Wie voranstehend erwähnt, ist der Innenring 10 in der axialen Richtung in zwei separate Teile geteilt, den ersten Ring 14 und den zweiten Ring 16. Der erste und der zweite Ring 14, 16 begrenzen zusammen die Nut 42.
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Das Wälzlager umfasst ferner einen Käfig 50 zum Halten der axialen Rollen 20, die in der Umfangsrichtung beabstandet sind. Der Käfig 50 hält eine gleichmäßige umfängliche Beabstandung zwischen den axialen Rollen 20 aufrecht. Der Käfig 50 ist in dem ringförmigen Raum aufgenommen, der durch die Laufbahn 30 und die Führungsfläche 34 des Innenrings und die Laufbahn 32 und die Führungsfläche 36 des Außenrings definiert ist. Jede axiale Rolle 20 wird durch den Käfig 50 gehalten, der gegen die Führungsflächen 34, 36, 32 drücken kann.
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Der Käfig 50 ist segmentiert und ist durch mehrere aufeinanderfolgende Käfigsegmente 52 gebildet, wie in 3 gezeigt ist. Der Käfig 50 ist als ein Spaltkäfig gebildet. Eine radiale Rolle 24 ist umfänglich zwischen jedem Paar von zwei benachbarten Käfigsegmenten 52 des segmentierten Käfigs eingefügt. Jede radiale Rolle 24 liegt gegen eines der Käfigsegmente 52 auf einer Seite und gegen das benachbarte Käfigsegment 52 auf der anderen Seite an.
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Jedes Käfigsegment 52 des segmentierten Käfigs begrenzt mehrere Taschen 54, die jeweils ausgelegt sind, eine axiale Rolle 20 aufzunehmen. Jedes Käfigsegment 52 kann vorteilhafterweise einstückig, zum Beispiel aus Metall, wie beispielsweise Stahl, Bronze, oder aus Kunststoffmaterial, hergestellt sein. In dem dargestellten Beispiel sind die Käfigsegmente 54 identisch zueinander.
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Wie deutlicher in 4 gezeigt ist, ist jedes Käfigsegment 52 mit einem inneren zylindrischen Abschnitt 56 versehen und einem gegenüberliegenden äußeren zylindrischen Abschnitt 58, der sich in der Umfangsrichtung erstreckt. versehen. Der innere und der äußere zylindrische Abschnitt 56, 58 begrenzen das Käfigsegment in der radialen Richtung.
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Der innere zylindrische Abschnitt 56 umfasst eine Außenfläche (nicht bezeichnet), die radial nach innen in Richtung der Führungsfläche 36 des Außenrings (1) orientiert ist. Der äußere zylindrische Abschnitt 58 umfasst eine gegenüberliegende Außenfläche (nicht bezeichnet), die nach außen in Richtung der Führungsfläche 34 des Innenrings (1) orientiert ist. Diese Außenflächen begrenzen das Käfigsegment 36 in der radialen Richtung. In der montierten Position in dem Wälzlager begrenzt die Außenfläche des inneren zylindrischen Abschnitt 56 teilweise die Bohrung des segmentierten Käfigs, und die Außenfläche des äußeren zylindrischen Abschnitt 58 begrenzt teilweise die Außenfläche des Käfigs.
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Die inneren und der äußeren zylindrischen Abschnitte 56, 58 jedes Käfigsegments haben innere Kontaktflächen 56a, 58a, die einander gegenüberliegen und die Lagerflächen für die Endflächen der zugehörigen Rolle 20 (3) jeder Tasche bilden. Der Abstand zwischen den Kontaktflächen 56a, 58a ist im Wesentlichen gleich der Länge der Rolle 20.
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Um die aufeinanderfolgenden Taschen 54 zu begrenzen, umfasst jedes Käfigsegment 52 mehrere Randabschnitte 50, die sich radial zwischen den inneren und äußeren zylindrischen Abschnitten 56, 58 erstrecken und mit den Abschnitten verbunden sind.
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In dem dargestellten Beispiel umfasst jedes Käfigsegment 52 drei Taschen 54. Alternativ kann jedes Käfigsegment 52 eine unterschiedliche Anzahl von Taschen aufweisen. Bevorzugt ist jedes Käfigsegment 52 mit zumindest zwei Taschen versehen.
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Jedes Käfigsegment 52 des segmentierten Käfigs umfasst ebenfalls zwei gegenüberliegende Stirnabschnitte 62, 64, die das Käfigsegment in der Umfangsrichtung begrenzen und wobei jeder eine äußere Stirnfläche 62a, 64a umfasst.
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Mit Bezug wiederum auf 3 ist jede radiale Rolle 24 umfänglich zwischen der äußeren Stirnfläche 62a eines Käfigsegments 52 und der äußeren Stirnfläche 64a des benachbarten Käfigsegments 52 eingefügt. Jede äußere Stirnfläche 62a, 64a jedes Käfigsegments 52 bildet eine lokale Laufbahn für die zugehörige radiale Rolle 24. Die Stirnflächen 62a, 64a jedes Käfigsegments sind symmetrisch mit Bezug auf eine radiale Ebene, die durch den Mittelpunkt des Käfigsegments hindurchgeht.
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In dem dargestellten Beispiel hat jede Stirnfläche 62a, 64a eine flache Form. Alternativ kann jede Stirnfläche 62a, 64a eine konkave Form haben, die die Form eines Zylindersegments hat, wie in 5 gezeigt ist. Der Krümmungsradius jeder Stirnfläche 62a, 64a ist leicht größer als der Radius der zugehörigen radialen Rolle 24. Die Achse des Zylindersegments von jeder Stirnfläche 62a, 64a jedes Käfigsegments erstreckt sich senkrecht zu der Achse der zugehörigen axialen Rolle jeder Tasche 54 des Käfigsegments. Die Achse des Zylindersegments jeder Stirnfläche 62a, 64a ist koaxial mit der Achse der zugehörigen radialen Rolle 24. Die Achse des Zylindersegments der Stirnfläche 62a jedes Käfigsegments und die Achse des Zylindersegments jeder Stirnfläche 64a des Käfigsegments sind parallel zueinander. Die Achse des Zylindersegments jeder Stirnfläche 62a, 64a ist nach außen in der Umfangsrichtung mit Bezug auf die Stirnfläche versetzt.
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Die radialen Rollen 24 sind identisch zueinander. Jede radiale Rolle 24 umfasst eine zylindrische äußere Wälzfläche. Die Rotationsachse jeder radialen Rolle 24 ist parallel zu der Achse des Lagers und senkrecht zu den Achsen jeder der axialen Rollen 18, 20.
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Mit Bezug auf 2 sind die radialen Rollen 24 radial zwischen den axialen Führungsflächen 34, 36 des Innen- und Außenrings eingefügt. Die Wälzfläche jeder radialen Rolle 24 ist in radialen Kontakt mit den axialen Führungsflächen 34, 36. Die radialen Rollen 24 befinden sich axial zwischen den radialen Laufbahnen 30, 32 des Innen- und Außenrings.
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Das Wälzlager umfasst ebenfalls einen Käfig 70, um die axialen Rollen 18 in der Umfangsrichtung beabstandet zu halten. Der Käfig 70 ist segmentiert und durch mehrere aufeinanderfolgende Käfigsegmente 72 gebildet, die in der Umfangsrichtung relativ zueinander angrenzen. Der Käfig 70 ist als ein Spaltkäfig gebildet.
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Ansonsten ist, wie voranstehend erwähnt, in diesem dargestellten Beispiel der erste Ring des Wälzlagers der Innenring 10, wohingegen der zweite Ring der Außenring 12 ist.
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Bei einer Alternative könnte es ebenfalls möglich sein, eine umgekehrte Anordnung bereitzustellen, wobei der erste Ring den Außenring bildet und der zweite Ring den Innenring bildet. In diesem Fall öffnet sich die Nut, die auf dem Innenring gebildet ist, radial nach innen und die Nase des Außenrings erstreckt sich radial nach außen.
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In den beschriebenen Beispielen ist das Wälzlager mit einem Wälzlager versehen, dass drei Reihen von Wälzkörpern aufweist. Alternativ kann das Wälzlager nur zwei Reihen von Wälzkörpern oder vier oder mehr Reihen von Wälzkörpern aufweisen. In dem dargestellten Beispiel sind die Wälzkörper 18, 22 Rollen. Das Wälzlager kann andere Arten von Wälzkörpern 18 und 22, beispielsweise Kugeln, aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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