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Beanspruchung einer Priorität
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 15. Juni 2009 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Nummer 61/186,997, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme mitaufgenommen wird.
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft Lagerkäfige und insbesondere Lagerkäfige mit verbesserten PV-Eigenschaften (P × V, Pressure × Velocity, Druck × Geschwindigkeit).
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Hintergrund der Erfindung
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Lager werden üblicherweise immer dann verwendet, wenn sich zwei in Kontakt stehende Teile in Bezug aufeinander drehen, wie es beispielsweise bei Automatikgetrieben und Planetengetriebeeinheiten der Fall ist. Während des Zusammenbaus der Bauteile ist der Umgang mit einzelnen Wälzelementen mühsam und zeitaufwändig. Um hier Abhilfe zu schaffen, werden Wälzelemente in Lagerkäfige eingebaut, wodurch eine geringes Gewicht aufweisende, leicht zu manipulierende Anordnung entsteht, die den Einbau der Wälzelemente vereinfacht und einen gleichmäßigen Abstand zwischen den Wälzelementen beim Zusammenbau der Bauteile und im Betrieb gewährleisten kann.
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Nach dem Einbau bewirkt der normale Betrieb einer Planetengetriebeeinheit, dass sich die Lageranordnung gleichzeitig in Bezug auf die Planetengetriebeachse und die Trägergetriebeachse dreht. Aufgrund der Masse des Lagerkäfigs führt die Drehung zu große Beträge aufweisenden Zentripetalbeschleunigungen und als deren Folge zu einer radial nach außen gerichteten Bewegung des Lagerkäfigs, sodass ein Kontakt mit der inneren Oberfläche der Bohrung, in der die Aufnahme erfolgt ist, entsteht. Nehmen die Trägergeschwindigkeiten zu, so nimmt der Druck der äußeren Oberflächen des Käfigs, die mit der inneren Oberfläche der jeweiligen Bohrung in Kontakt steht, auf ähnliche Weise zu. Die Druckkräfte vergrößern schließlich zusätzlich zur größeren Geschwindigkeit den PV-Wert (P × V, Pressure × Velocity, Druck × Geschwindigkeit), den der Lagerkäfig erfährt, und können den Betriebsbereich der Lageranordnung begrenzen.
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JP 2008 075 791 A offenbart einen Lagerkäfig mit zwei ringförmigen Endabschnitten, die über eine Mehrzahl von Brückengliedern verbunden sind, die Aufnahmebereiche für Wälzelemente dazwischen ausbilden, wobei die Brückenglieder im mittleren Bereich radial nach innen verformt sind und wobei ein Verbindungsbereich der Brückenglieder zu den ringförmigen Endabschnitten in Umfangsrichtung breiter ausgebildet sind als der mittlere Bereich.
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DE 17 25 627 U offenbart einen Lagerkäfig mit zwei ringförmigen Endabschnitten, die über eine Mehrzahl von Brückengliedern verbunden sind, die Aufnahmebereiche für Wälzelemente dazwischen ausbilden, wobei die Brückenglieder wellenförmig ausgebildet sind.
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DE 19 63 209 U offenbart einen Lagerkäfig mit zwei ringförmigen Endabschnitten und einem ringförmigen Mittelabschnitt, die jeweils über eine Mehrzahl von Brückengliedern verbunden sind, die Aufnahmebereiche für Wälzelemente zwischen dem ersten Endabschnitt und dem Mittelabschnitt sowie zwischen dem Mittelabschnitt und dem zweiten Endabschnitt ausbilden, wobei die Brückenglieder im mittleren Bereich radial nach innen verformt sind und wobei ein Verbindungsbereich der Brückenglieder zu den ringförmigen Endabschnitten und zu dem Mittelabschnitt sowie der mittlere Bereich in Umfangsrichtung im gleichen Maße breiter ausgebildet sind als Zwischenbereiche zwischen den Verbindungsbereichen und den mittleren Bereichen.
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FR 12 34 778 A offenbart einen Lagerkäfig mit zwei ringförmigen Endabschnitten, die über eine Mehrzahl von Brückengliedern verbunden sind, die Aufnahmebereiche für Wälzelemente dazwischen ausbilden, wobei die Brückenglieder wellenförmig ausgebildet sind und wobei eine radial äußere Fläche eines Verbindungsbereichs der Brückenglieder zu den ringförmigen Endabschnitten und eine radial äußere Fläche eines mittleren Bereichs der Brückenglieder radial auf gleicher Höhe angeordnet sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Lageranordnung zur Verwendung in einer Übertragung bzw. einem Getriebe, die/das wenigstens eine Planetengetriebeeinheit beinhaltet. Die Lageranordnung beinhaltet einen Lagerkäfig mit einem vergrößerten äußeren Oberflächenbereich, wodurch man einen niedrigeren PV-Wert bei normalen Betriebsbedingungen erreicht. Es wird die spezifische Geometrie, so beispielsweise beim Kontaktbereich, der Anordnung des Kontaktbereiches wie auch der Anzahl von Kontaktstellen, verändert, um den PV-Wert, den der Lagerkäfig erfährt, effektiv zu verringern. Der Lagerkäfig beinhaltet des Weiteren die Möglichkeit, dass jedes Wälzelement von außerhalb des Käfigs her eingelegt werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Lagerkäfig mit einer axialen Gesamtlänge L1 bereitgestellt, wobei der Lagerkäfig umfasst: einen ersten Endabschnitt, der eine erste radial äußere Kontaktoberfläche festlegt, die an einem radial am weitesten außen befindlichen Durchmesser des Lagerkäfigs festgelegt ist und eine erste axiale Kontaktlänge aufweist; einen zweiten Endabschnitt, der um einen Abstand von dem ersten Endabschnitt beabstandet ist und eine zweite radial äußere Kontaktoberfläche festlegt, die an einem radial am weitesten außen befindlichen Durchmesser des Lagerkäfigs festgelegt ist und eine zweite axiale Kontaktlänge aufweist; und eine Mehrzahl von Brückengliedern, die sich zwischen den ersten und zweiten Endabschnitten erstrecken, wobei jedes Brückenglied eine brückengliedeigene axiale Kontaktlänge Cspan festlegt, die an einem radial am weitesten außen befindlichen Durchmesser des Lagerkäfigs durch ein Paar von distalen Kontaktfeldern benachbart zu den ersten beziehungsweise zweiten Endabschnitten und wenigstens ein Zwischenkontaktfeld an dem Brückenglied festgelegt ist, wobei jedes Brückenglied mehrere Zwischenbrücken aufweist, die jeweils von einem Paar von Kontaktfeldern flankiert sind, wobei jedes Kontaktfeld derart geformt und bemessen ist, dass es der Breite nach größer ist als die benachbarten Zwischenbrücken und dass ein Kontaktbereich mit einer inneren Oberfläche einer Mittelbohrung maximiert wird, so dass der Lagerkäfig wenigstens 20% des maximal möglichen äußeren Oberflächenbereiches in einer derartigen Position aufweist, dass ein Kontakt mit der inneren Oberfläche der Mittelbohrung entstehen kann, wobei der maximale Oberflächenbereich als äußerer Oberflächenbereich eines festen zylindrischen Gebildes mit einem identischen Außendurchmesser und einer identischen axialen Gesamtlänge des Lagerkäfigs festgelegt ist, wobei das Zwischenkontaktfeld dem Kontaktbereich nach größer sowie der Kontaktgeometrie nach breiter ist als dies bei den distalen Kontaktfeldern der Fall ist, wobei die Gesamtsumme der ersten axialen Kontaktlänge, der zweiten axialen Kontaktlänge und der brückengliedeigenen axialen Kontaktlänge Cspan eine Gesamtkontaktlänge Ctotal festlegt und wobei das Verhältnis der Gesamtkontaktlänge Ctotal zur axialen Gesamtlänge L1 wenigstens gleich 0,380 ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Lagerkäfig bereitgestellt, umfassend: einen ersten Endabschnitt; einen zweiten Endabschnitt, der um einen Abstand von dem ersten Endabschnitt beabstandet ist, um eine axiale Gesamtlänge L1 festzulegen; und eine Mehrzahl von Brückengliedern, die sich zwischen den ersten und zweiten Endabschnitten erstrecken, wobei jedes aus der Mehrzahl von Brückengliedern ein Paar von distalen Kontaktfeldern und wenigstens ein Zwischenkontaktfeld festlegt und wobei jedes Kontaktfeld an einem radial am weitesten außen befindlichen Durchmesser des Lagerkäfigs positioniert ist, wobei jedes Brückenglied mehrere Zwischenbrücken aufweist, die jeweils von einem Paar von Kontaktfeldern flankiert sind, wobei jedes Kontaktfeld derart geformt und bemessen ist, dass es der Breite nach größer ist als die benachbarten Zwischenbrücken und dass ein Kontaktbereich mit einer inneren Oberfläche einer Mittelbohrung maximiert wird, so dass der Lagerkäfig wenigstens 20% des maximal möglichen äußeren Oberflächenbereiches in einer derartigen Position aufweist, dass ein Kontakt mit der inneren Oberfläche der Mittelbohrung entstehen kann, wobei der maximale Oberflächenbereich als äußerer Oberflächenbereich eines festen zylindrischen Gebildes mit einem identischen Außendurchmesser und einer identischen axialen Gesamtlänge des Lagerkäfigs festgelegt ist, und wobei das Zwischenkontaktfeld dem Kontaktbereich nach größer sowie der Kontaktgeometrie nach breiter ist als dies bei den distalen Kontaktfeldern der Fall ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Lagerkäfig bereitgestellt, umfassend: einen ersten Endabschnitt; einen zweiten Endabschnitt, der um einen Abstand von dem ersten Endabschnitt beabstandet ist; und eine Mehrzahl von Brückengliedern, die sich zwischen den ersten und zweiten Endabschnitten erstrecken und eine brückengliedeigene axiale Länge L2 festlegen, wobei jedes Brückenglied einen brückengliedeigene axiale Kontaktlänge Cspan festlegt, die an einem radial am weitesten außen befindlichen Durchmesser des Lagerkäfigs durch ein Paar von distalen Kontaktfeldern benachbart zu den ersten beziehungsweise zweiten Endabschnitten und wenigstens ein Zwischenkontaktfeld an dem Brückenglied festgelegt ist, wobei jedes Brückenglied mehrere Zwischenbrücken aufweist, die jeweils von einem Paar von Kontaktfeldern flankiert sind, wobei jedes Kontaktfeld derart geformt und bemessen ist, dass es der Breite nach größer ist als die benachbarten Zwischenbrücken und dass ein Kontaktbereich mit einer inneren Oberfläche einer Mittelbohrung maximiert wird, so dass der Lagerkäfig wenigstens 20% des maximal möglichen äußeren Oberflächenbereiches in einer derartigen Position aufweist, dass ein Kontakt mit der inneren Oberfläche der Mittelbohrung entstehen kann, wobei der maximale Oberflächenbereich als äußerer Oberflächenbereich eines festen zylindrischen Gebildes mit einem identischen Außendurchmesser und einer identischen axialen Gesamtlänge des Lagerkäfigs festgelegt ist, wobei das Zwischenkontaktfeld dem Kontaktbereich nach größer sowie der Kontaktgeometrie nach breiter ist als dies bei den distalen Kontaktfeldern der Fall ist, und wobei das Verhältnis der brückengliedeigenen axialen Kontaktlänge Cspan zu der brückengliedeigenen axialen Länge L2 wenigstens gleich 0,370 ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Planetengetriebeeinheit mit einer Lageranordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer Lagereinheit der Planetengetriebeeinheit von 1.
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines Lagerkäfigs der Lageranordnung von 2.
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4 ist eine Querschnittsansicht bezüglich einer Linie 4-4 von 3.
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4a ist eine Schnittansicht, die einen Abschnitt von 4 zeigt.
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines alternativen Ausführungsbeispieles des Lagerkäfigs von 3.
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6 ist eine Schnittansicht eines zweiten alternativen Ausführungsbeispieles des Lagerkäfigs von 3.
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7a und 7b sind Schnittansichten von zwei Lagerkäfigen aus dem Stand der Technik.
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7c ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Lagerkäfigs aus dem Stand der Technik.
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Bevor einige Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben werden, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung in ihrer praktischen Umsetzung nicht auf die Details bezüglich Ausgestaltung und Anordnung der Bauteile gemäß Niederlegung in der nachfolgenden Beschreibung oder Darstellung in der beigefügten Zeichnung beschränkt ist. Die Erfindung kann auch in anderen Ausführungsbeispielen umgesetzt und auf verschiedene Weise realisiert und ausgeführt werden. Zudem sei darauf hingewiesen, dass die hier verwendeten Formulierungen und Begriffsbildungen dem Zweck der Beschreibung dienen und nicht im beschränkenden Sinne verstanden werden sollen. Die Verwendung von „beinhalten”, „umfassen” oder „aufweisen” sowie Abwandlungen hiervon sollen die danach aufgeführten Objekte und deren Äquivalente wie auch zusätzliche Objekte miteinschließen. Die Begriffe „montiert”, „verbunden”, „gestützt” und „gekoppelt” sowie Abwandlungen hiervon werden, außer dies ist anderweitig spezifiziert oder eingeschränkt, im breitesten Sinne verwendet und schließen sowohl direkte wie auch indirekte Montierungen, Verbindungen, Stützungen und Kopplungen mit ein. Darüber hinaus sind „verbunden” und „gekoppelt” nicht auf physische bzw. physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.
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Detailbeschreibung
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1 und 2 zeigen eine Lageranordnung 10 zur Verwendung in einer Planetengetriebeeinheit 14 einer Automatikübertragung bzw. eines Automatikgetriebes. Einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet erschließt sich jedoch, dass die Lageranordnung 10 auch in anderen Anwendungen zum Einsatz kommen kann. Die Lageranordnung 10 beinhaltet eine Mittelachse 18, einen Lagerkäfig 22 koaxial zu der Mittelachse 18 und eine Mehrzahl von Wälzelementen 24 (beispielsweise Nadelrollen), die von dem Lagerkäfig 22 aufgenommen werden und in Bezug auf diesen drehbar sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhaltet die Planetengetriebeeinheit 14 ein oder mehrere Planetenräder 26, von denen jedes eine Mittelbohrung 30 beinhaltet, die dafür ausgeformt ist, die Lageranordnung 10 aufzunehmen. Die Lageranordnung 10 nimmt wiederum einen Getriebebolzen 34 koaxial zu dem Planetenrad 26 und der Mittelachse 18 auf. Die Lageranordnung 10 ermöglicht eine Relativdrehung des Planetenrades 26 in Bezug auf den Getriebebolzen 34, wobei die Drehreibung zwischen beiden minimiert wird. Im Normalbetrieb steht die Mehrzahl von Wälzelementen 24 sowohl mit der inneren Oberfläche 31 der Mittelbohrung 30 wie auch dem äußeren Durchmesser 36 des Getriebebolzens 34 in Kontakt.
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Wie in 2 bis 4a gezeigt ist, nimmt der Lagerkäfig 22 jedes Wälzelement 24 auf und dient bei Herstellung, Zusammenbau und im Betrieb der Planetengetriebeeinheit 14 als geringes Gewicht aufweisende, leicht zu manipulierende Anordnung. Der Lagerkäfig 22 nimmt jedes Wälzelement 24 von außen her auf und hält des Weiteren das Wälzelement 24 relativ zu allen anderen Wälzelementen 24 innerhalb des Käfigs 22 an einem festen Ort. Im Normalbetrieb der Planetengetriebeanordnung 14 beschränkt der Lagerkäfig 22 die Drehung der Wälzelemente 24 nicht.
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Der Lagerkäfig 22 ist im Wesentlichen zylindrisch und beinhaltet einen ersten Endabschnitt 28, der im Wesentlichen ringförmig und koaxial zu der Mittelachse 18 ist, einen zweiten Endabschnitt 42, der um einen Abstand von dem ersten Endabschnitt 38 beabstandet und koaxial zu der Mittelachse 18 ist, und eine Mehrzahl von Brückenabschnitten oder Brückengliedern 46, die sich axial zwischen den ersten und zweiten Endabschnitten 38, 42 erstrecken. Im Normalbetrieb dreht sich der Lagerkäfig 22 gleichzeitig sowohl um die Mittelachse 18 wie auch eine Trägerachse 19, die im Allgemeinen in der Mitte der Planetengetriebeeinheit 14 befindlich ist. Bei normalen Übertragungsgeschwindigkeiten erfährt der Lagerkäfig 22 eine Zentripetalbeschleunigung, die gegebenenfalls den Käfig 22 verformt. Insbesondere kann die Zentripetalbeschleunigung in den radial am weitesten außen befindlichen Bereichen des Käfigs 22 dazu führen, dass sich diese radial nach außen ausdehnen, bis sie mit der inneren Oberfläche 31 der Mittelbohrung 30 in Kontakt gelangen. Jede zusätzliche Vergrößerung der Gesamtdrehgeschwindigkeit der Planetengetriebeeinheit 14 führt zu einer vergrößerten Kraft, wobei die radial äußeren Oberflächen des Käfigs 22 mit der inneren Oberfläche 31 der Mittelbohrung 30 in Kontakt sind. Daher nimmt der PV-Wert, den der Lagerkäfig 22 erfährt, relativ mit der Trägergeschwindigkeit zu.
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Wie ebenfalls in 2 bis 4a gezeigt ist, legen die ersten und zweiten Endabschnitte 38, 42 einen Außendurchmesser 50 (siehe 4) fest, der im Wesentlichen dem Durchmesser der Mittelbohrung 30 des Planetenrades 26 entspricht. Die ersten und zweiten Endabschnitte 38, 42 beinhalten erste beziehungsweise zweite Oberflächen 58, 62, die sich an dem äußeren Durchmesser 50 radial nach innen erstrecken und einen Innendurchmesser 54 festlegen, der im Wesentlichen einem Außendurchmesser 36 des Getriebebolzens 34 entspricht. Die ersten und zweiten Oberflächen 58, 62 sind im Wesentlichen ringförmig und senkrecht zu der Mittelachse 18. Die radiale Differenz zwischen den Innen- und Außendurchmessern 50, 54 ist bei der Positionierung im Käfig kleiner oder gleich dem Außendurchmesser der Mehrzahl von Wälzelementen 24 (die nachstehend noch erläutert werden). Die ersten und zweiten Endabschnitte 38, 42 können zudem erste und zweite radial äußere Kontaktoberflächen 59, 63 festlegen, die sich um erste und zweite axiale Kontaktlängen E1, E2 (siehe 4a) über wenigstens einen Abschnitt des Außendurchmessers 50 axial nach innen erstrecken. Darüber hinaus können die ersten und zweiten Endabschnitte 38, 42 jeweilige Einlauf- oder Verjüngungsoberflächen 60, 64 aufweisen.
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Jedes aus der Mehrzahl von Brückengliedern 46 erstreckt sich axial zwischen den ersten und zweiten Endabschnitten 38, 42, während der Durchmesser hiervon zwischen dem Außendurchmesser 50 und wenigstens einem sekundären Durchmesser 66 variiert und ein oder mehrere Kontaktfelder 70 und eine oder mehrere Zwischenbrücken 74 festlegt. Jedes Kontaktfeld 70 kann als ein beliebiges Segment des Brückengliedes 46 festgelegt sein, und zwar in einer Position, in der gegebenenfalls ein Kontakt mit der Mittelbohrung 30 im Normalbetrieb der Nadellagerkäfiganordnung 10 (beispielsweise an dem Außendurchmesser 50) auftreten kann. Jedes Kontaktfeld 70 ist im Allgemeinen derart geformt und bemessen, dass der Kontaktbereich mit der inneren Oberfläche 31 der Mittelbohrung 30 bei einem gegebenen Betrag der axialen Länge maximiert wird. Die Kontaktfelder 70 sind der Breite nach größer als die benachbarten Zwischenbrücken 74. Der Lagerkäfig 22 weist wenigstens 20% des maximal möglichen äußeren Oberflächenbereiches in einer derartigen Position auf, dass ein Kontakt mit der inneren Oberfläche 31 der Mittelbohrung 30 entstehen kann. Der maximale äußere Oberflächenbereich ist als äußerer Oberflächenbereich (SAmax = πDL) eines festen zylindrischen Gebildes mit einem identischen Außendurchmesser D (das heißt dem Außendurchmesser 50) und einer identischen axialen Gesamtlänge L (das heißt der axialen Länge L1) des spezifischen Lagerkäfigs 22 (siehe 4 und 4a) festgelegt.
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Wie ebenfalls in 2 bis 4a gezeigt ist, legt jedes Brückenglied 46 eine Mehrzahl von Kontaktfeldern 70a, b, c fest, die zwischen den ersten und zweiten Endabschnitten 38, 42 festgelegt sind. Es legt jedes Brückenglied 46 ein Paar von distalen Kontaktfeldern 70a, c benachbart zu den ersten beziehungsweise zweiten Endabschnitten 38, 42 und ein oder mehrere Zwischenkontaktfelder 70b mit einer Positionierung zwischen den distalen Kontaktfeldern fest. Vorzugsweise ist bei Ausführungsbeispielen, bei denen ein einziges Zwischenkontaktfeld 70b vorhanden ist, das Kontaktfeld axial entlang der Länge des jeweiligen Brückengliedes 46 mittig angeordnet, damit der Druck, der bei normalem Betrieb erzeugt wird, besser verteilt wird, und/oder damit mögliche Verformungen des Lagerkäfigs 22 minimiert werden. Jedes Brückenglied 46 kann jedoch bei zusätzlichen spezifischen Ausführungsbeispielen eine Mehrzahl von Kontaktfeldern 70 in unregelmäßigen Positionen entlang der axialen Länge L2 des Brückengliedes 46 festlegen. Bei wieder einem anderen Ausführungsbeispiel kann jedes Brückenglied 46 eines einzelnen Lagerkäfigs 22 eine eindeutige Anzahl und/oder Anordnung von Zwischen- und distalen Kontaktfeldern 70 bezüglich der anderen Brückenglieder 46 desselben Käfigs 22 festlegen. Im Gegensatz hierzu legen die aus dem Stand der Stand der Technik bekannten Käfige von 7a, b, c keine Zwischenkontaktfelder fest.
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Wie in 5 und 6 dargestellt, ist jedes Zwischenkontaktfeld 70b dem Kontaktbereich nach größer (beispielsweise bezüglich des Betrages des Bereiches, der mit der inneren Oberfläche 31 der äußeren Bohrung 30 in Kontakt ist) sowie der Kontaktgeometrie nach breiter (beispielsweise bezüglich der Form des Feldes, das mit der inneren Oberfläche 31 der Außenbohrung 30 in Kontakt ist), als dies bei den distalen Kontaktfeldern 70a, c der Fall ist. Bei alternativen, nicht beanspruchten Ausgestaltungen kann jedes Kontaktfeld 70 ähnliche Kontaktbereiche festlegen. Es kann jedes Kontaktfeld spezifische Kontaktgeometrien in Abhängigkeit von der spezifischen Anwendung dieses bestimmten Ausführungsbeispieles festlegen (siehe 2 bis 4a). Bei wieder einem anderen Ausführungsbeispiel kann jedes Zwischenkontaktfeld 70b durch eine Schmierrille 80 (siehe 4a) abgetrennt sein.
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Jedes Kontaktfeld 70 des Lagerkäfigs 22 kann ein oder mehrere Halteglieder 78 (siehe 3) beinhalten, die dafür positioniert sind, wenigstens ein Wälzelement 24 aufzunehmen und zu halten. Jedes Halteglied 78 wirkt mit wenigstens einem benachbarten Halteglied 78 und mit vorzugsweise wenigstens einer Zwischenbrücke 74 zusammen, um eine Verschiebung des Wälzelementes 24 relativ zu dem Lagerkäfig 22 zu begrenzen. Das Halteglied 78 ermöglicht, dass das Wälzelement 24 in den Lagerkäfig 22 von außen her eingelegt werden kann, wobei einem Herausfallen bei Aufnahme wenigstens eines Abschnittes des in den Käfig 22 eingelegten Wälzelementes 24 entgegengewirkt wird.
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Bei einigen spezifischen Ausführungsbeispielen ist jedes Halteglied 78 dafür positioniert, sich beim Einführen des Wälzelementes 24 zu verbiegen. Insbesondere kann jedes Halteglied 78 an einem von dem einen oder mehreren Zwischenkontaktfeldern 70b positioniert werden, die von den Endabschnitten 38, 42 beabstandet sind, um das Verbiegen zu fördern. Das Positionieren der Halteglieder 78 derart, dass diese sich beim Einführen eines Wälzelementes 24 verbiegen können, ermöglicht ein Halten der Wälzelemente 24 mit einer geringeren Toleranz, wodurch das Ausmaß der Verbiegung, die jedes Wälzelement 24 in Bezug auf den Lagerkäfig 22 erfahren kann, sobald die Rolle gehalten wird, verringert werden kann. Die verringerte Verbiegung des Wälzelementes ist bei großes Einbauvolumen aufweisenden Anwendungen, die üblicherweise bei automatisierten Maschinen auftreten, erwünscht. Bei alternativen externen Einlegetechniken erfordern stationäre Halteglieder größere Toleranzen in Bezug auf die Wälzelemente und erlauben im Ergebnis eine größere Verbiegung der Wälzelemente, was oftmals zu Elementen führt, die mit der Mittelbohrung 30 interferieren und den Einbauvorgang hemmen. Bei der vorliegenden Erfindung erleichtern die Halteglieder 78 das automatisierte Zusammenbauen durch Minimieren der Verbiegung des Wälzelementes.
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Wie in 2 bis 4a gezeigt ist, kann jedes Zwischenkontaktfeld 70b von einer oder mehreren Schmierrillen 80 flankiert sein. Jede Schmierrille 80 ist im Wesentlichen zu der äußeren Oberfläche des Lagerkäfigs 22 mit radial nach innen gerichteter Erstreckung offen. Die Schmierrille 80 erstreckt sich tangential zu dem Kontaktfeld 70b, um das Fließen des Schmiermittels zwischen der Innenwand 31 und der äußeren Oberfläche des Lagerkäfigs 22 zu erleichtern. Obwohl die Schmierrillen 80 lediglich zwischen den Zwischenkontaktfeldern 70b gezeigt sind, können die Schmierrillen 80 auch benachbart zu einem beliebigen Kontaktfeld 70 und/oder den ersten und zweiten Endabschnitten 38, 42, vorgesehen sein, um das Fließen des Schmiermittels und/oder eine Relativdrehung zwischen der Lageranordnung 10 und dem Planetengetriebe 26 zu erleichtern. Die Schmierrillen 80 können eine beliebige Form und/oder Orientierung annehmen, um das Fließen des Schmiermittels zu optimieren (beispielsweise X-Form). Gleichwohl kann der Lagerkäfig 22 auch über keine Schmierrillen 80 verfügen (siehe 5), wenn dies die spezifische Anwendung, in der der Käfig 22 verwendet wird, zulässt.
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Wie weiterhin in 3 und 4 gezeigt ist, kann jede Zwischenbrücke 74 von der einen oder den mehreren Zwischenbrücken als ein beliebiger Abschnitt des Brückengliedes 46 festgelegt sein, wovon die radial am weitesten außen befindliche Oberfläche an dem einen oder den mehreren sekundären Durchmessern 66 befindlich ist (beispielsweise weniger als der Außendurchmesser 50). Die Zwischenbrücken 74 sind im Wesentlichen U-förmig und legen eine innere radiale Schwelle zusätzlich dazu fest, dass sie als seitliche Führungen zum Beibehalten des Ortes jedes Wälzelementes 24 wirken. Bei der aktuellen Ausgestaltung erstreckt sich jede Zwischenbrücke 74 um eine im Wesentlichen gleiche Länge. Jede Zwischenbrücke ist von einem Paar von Kontaktfeldern 70 flankiert. Bei alternativen, nicht beanspruchten Ausgestaltungen kann jedoch jedes Brückenglied 46 Zwischenbrücken 74 mit eindeutigen Längen zwischen den ersten und zweiten Endabschnitten 38, 42 festlegen.
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Bei bestimmten Ausgestaltungen legen die Brückenglieder 46 eine ausreichende Größe und/oder Menge bezüglich der Kontaktfelder 70 fest, sodass sich keine einzelne Zwischenbrücke 74 um mehr als etwa 15 bis 29% der Gesamtbrückenlänge L2 (gezeigt in 4a) erstreckt. Bei zusätzlichen bevorzugten Ausführungsbeispielen erstreckt sich keine einzelne Zwischenbrücke 74 um mehr als etwa 14 bis 23% der axialen Gesamtlänge L1 des Lagerkäfigs 22, was eine mögliche Verformung verringert und einen möglichen von dem Lagerkäfig 22 erfahrenen PV-Wert minimiert. Bei wieder einem anderen besonderen Ausführungsbeispiel bleiben die Zwischenbrücken 74 der axialen Länge nach konstant, wenn die Gesamtlänge (L1) des Lagerkäfigs 22 zunimmt. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel kann eine beliebige Zunahme der axialen Länge (L1) des Lagerkäfigs 22 nur in einem oder mehreren Zwischenkontaktfeldern 70b (siehe 6) auftreten.
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Wie in 4a gezeigt ist, legt jedes Brückenglied 46 aus der Mehrzahl von Brückengliedern eine axiale Länge L2 fest, wobei jedes Kontaktfeld 70a, b, c aus der Mehrzahl von Kontaktfeldern axiale Kontaktlängen C1, C2 beziehungsweise C3 festlegt. Die Summe der kontaktfeldeigenen axialen Kontaktlängen C1, C2, C3 legen eine brückengliedeigene Gesamtkontaktlänge Cspan fest. Die axiale Länge L2 und die brückengliedeigene Gesamtkontaktlänge Cspan können anschließend verglichen werden, um ein Brückengliedkontaktverhältnis (Cspan/L2) zu bestimmen. Das Brückengliedkontaktverhältnis trägt dazu bei, die Fähigkeit des Lagerkäfigs 22 auszudrücken, den PV-Wert unter Betriebsbedingungen zu verringern. Ein größeres Brückengliedkontaktverhältnis deutet im Allgemeinen auf ein größeres Ausmaß des Kontaktbereiches mit der inneren Oberfläche 31 der Mittelbohrung 30 und einen niedrigeren PV-Wert an. Bei spezifischen den PV-Wert verringernden Ausgestaltungen erzeugt jedes Brückenglied ein Brückengliedkontaktverhältnis (Cspan/L2) in einem Bereich von etwa 0,338 bis etwa 0,621. Bei einigen spezifischen Ausführungsbeispielen kann jedoch das Brückengliedkontaktverhältnis größer als 0,370 sein. Im Gegensatz hierzu erzeugen die aus dem Stand der Technik bekannten Käfige von 7a, b, c ein Brückengliedkontaktverhältnis von nur etwa 0,314 bis etwa 0,357.
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Zusätzlich zur Bestimmung des Brückengliedkontaktverhältnisses (Cspan/L2) kann ein Gesamtkontaktverhältnis für den Lagerkäfig 22 berechnet werden. Wie in 4a gezeigt ist, legen die äußeren radialen Kontaktoberflächen 59, 63 erste und zweite axiale Kontaktlängen E1 beziehungsweise E2 an dem Außendurchmesser 50 fest. Die ersten und zweiten axialen Kontaktlängen E1 und E2 werden zu der brückengliedeigenen Gesamtkontaktlänge Cspan addiert, um eine Gesamtkontaktlänge (E1 + E2 + Cspan = Ctotal) zu bestimmen. Das Verhältnis der Gesamtkontaktlänge Ctotal zu der axialen Gesamtlänge L1 des Lagerkäfigs 22 legt ein Gesamtkontaktverhältnis (Ctotal/L1) fest. Bei spezifischen den PV-Wert verringernden Ausgestaltungen weist jeder Lagerkäfig 22 ein Gesamtkontaktverhältnis in einem Bereich von etwa 0,351 bis etwa 0,611 auf. Bei einigen bestimmten Ausführungsbeispielen kann das Kontaktverhältnis größer als etwa 0,380 sein. Im Gegensatz hierzu erzeugt der aus dem Stand der Technik bekannte Käfig von 7a, b und c ein Gesamtkontaktverhältnis von nur etwa 0,324 bis etwa 0,369.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Lagerkäfig 22 im Allgemeinen mittels der Wrap-and-Weld-Technik hergestellt, die aus dem Stand der Technik bekannt ist. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann eine beliebige einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet bekannte Konstruktionstechnik eingesetzt werden, um den vorbeschriebenen Lagerkäfig 22 herzustellen. Darüber hinaus kann der vorbeschriebene Lagerkäfig 22 auch dafür ausgelegt sein, eine beliebige Anzahl von Arten von Wälzelementen und/oder Variationen aufzunehmen, so beispielsweise Kugeln, Kegelrollen und dergleichen, und kann zudem in einer Vielzahl von Lageranwendungen verwendet werden.
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Wie in 2 gezeigt ist, enthält die Lageranordnung 10 eine Mehrzahl von Wälzelementen 24. Jedes Wälzelement 24 aus der Mehrzahl von Wälzelementen ist im Wesentlichen zylindrisch und erstreckt sich um eine axiale Länge, die geringer als die axiale Gesamtlänge L1 (siehe 4a) des Lagerkäfigs 22 ist. Während des Zusammenbaus wird jedes Wälzelement 24 radial nach innen in den Lagerkäfig 22 von außen her eingelegt (durch den Außendurchmesser 50) eingeführt. Während des Einlegens nimmt jedes Wälzelement 24 wenigstens ein Halteglied 78 in Eingriff und verbiegt es, bis wenigstens ein Abschnitt des Wälzelementes 24 aufgenommen ist und anschließend von dem Lagerkäfig 22 zwischen benachbarten Brückengliedern 46 gehalten wird. Das von außen her erfolgende Einlegen ist einfacher und verringert daher Zeit und Kosten beim Zusammenbau, und zwar insbesondere bei Ausführungsbeispielen, bei denen das Verhältnis aus dem Außendurchmesser der Welle bzw. des Schaftes 34 und dem Außendurchmesser des Wälzelementes 24 kleiner als 1:3 ist. Sobald sämtliche Wälzelemente 24 in den Käfig 22 eingelegt worden sind, kann die gesamte Lageranordnung 10 zwischen zwei relativ zueinander drehenden Einheiten eingebaut werden, so beispielsweise dem Planetenrad 26 und dem Getriebebolzen 34.
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Verschiedene Merkmale der Erfindung sind in den nachfolgenden Ansprüchen niedergelegt.