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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Rollenkranz mit einem Käfig und mit wenigstens einer Reihe Rollen, wobei die Rollen umfangsseitig um eine axial ausgerichtete Rotationsachse des Rollenkranzes in dem Käfig verteilt angeordnet sind und wobei der Käfig umfangseitig wenigstens einmal durch einen axial verlaufenden radialen Schlitz unterbrochen ist, an dem sich ein erstes Käfigende und ein zweites Käfigende des Käfigs umfangsseitig einander gegenüber liegen, wobei die Käfigenden an wenigstens einer Sollbruchstelle stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft auch die Lagerung eines Losrades mit einem derartigen Rollenkranz auf einer Getriebewelle eines Fahrzeuggetriebes.
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Hintergrund der Erfindung
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Geschlitzte Rollenkränze sind als Lagerungen von Losrädern in Fahrzeuggetrieben bekannt.
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DE19728919 A1 beschreibt eine derartig ausgeführte Losradlagerung.
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Die Käfige der Rollenkränze sind in der Regel aus Kunststoff und werden durch Spritzen oder Pressen hergestellt. Häufig werden die Käfige als Massengut in Behältern transportiert. Dadurch können sich diese aufgrund ihrer durch den Schlitz begrenzten Stabilität dauerhaft nachteilig verformen. Darüber hinaus können sich die Käfige in den Behältern und beim Handling aufgrund der Schlitze zum Knäuel oder zu Ketten ineinander verhaken. Der Aufwand, diese Käfige wieder voneinander zu trennen, ist hoch. Nicht selten werden Käfige dabei beschädigt. In der Vergangenheit wurden verschieden Maßnahmen ergriffen, um dieses Problem abzustellen.
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Es kann sein, dass ein Schlitz und die Elastizität des Käfigs im alleinigen Zusammenspiel die gewünschte Wirkung nicht entfalten. Auch aus diesem Grund werden an bekannten Rollenkränzen im Schlitzbereich federnde Elemente angeordnet, die die Vorspannung positiv verstärken.
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Eine Ausführung dieser Käfige ist
DE7732101 U1 beschrieben. Der dort abgebildete Käfig weist am Schlitz aufeinander zu weisende Vorsprünge auf, die in Umfangsrichtung in federnder Wirkung gegeneinander vorgespannt sind. Darüber hinaus steht an einem Mittelabschnitt ein weiterer Vorsprung aus einem Käfigende über den Schlitz in eine Lücke am anderen Käfigende hinein, so dass die gegeneinander vorgespannten Vorsprünge in ihrer Position gehalten werden.
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An dem in
DE4220585A1 beschriebenen Rollenkranz sind die Käfigenden dagegen durch separate Hilfsmittel formschlüssig lösbar miteinander verbunden. Darüber hinaus liegen die Käfigenden an wenigstens zwei weiteren am Schlitz hervorstehenden Vorsprüngen formschlüssig axial aneinander an und sind deshalb axial aneinander geführt. Die Käfigenden sind zunächst über Sollbruchstellen aneinander fixiert. Dadurch wird verhindert, dass sich der Rollenkranz beim Handling mit einem Greifer nicht verformt. Nach dem Aufbrechen dieser Sollbruchstellen sind die axial aneinander anliegenden Vorsprünge in Umfangsrichtung gegeneinander beweglich.
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Bekannt sind Rollenkränze mit geschlitzten Käfigen, deren Käfigenden über den Schlitz hinweg mittels eines elastischen Verbindungselements dauerhaft miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement ist an den beiden nachfolgenden erwähnten Beispielen einmaterialig mit dem Käfig ausgebildet.
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An dem in
DE4222175 A1 beschriebenen Rollenkranz verbindet das stegartig ausgebildete Verbindungselement die Käfigenden diagonal.
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DE 9006526 U1 zeigt einen Rollenkranz, dessen Käfigenden am Schlitz jeweils mit einem elastischen Bügel versehen sind. Der Bügel ist einmaterialig mit dem Käfig ausgebildet und umfangsseitig elastisch nachgiebig. Die Bügel sind ca. in ihrer Mitte über den Schlitz hinweg einmaterialig über eine Brücke miteinander verbunden. Durch diese Anordnung sind die Käfigenden axial ausreichend starr aneinander geführt, jedoch in Umfangrichtung elastisch nachgiebig verbunden.
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An einer Vielzahl der gattungsbildenden Käfige werden die Käfigenden am Schlitz formschlüssig lösbar ineinander verhakt und axial aneinander geführt. Die dabei genutzten Formschlusselemente sind am Schlitz hervorstehende Vorsprünge, die axial aneinander anliegen. Dazu stehen an einem Käfigende zwei Vorsprünge hervor und in eine Lücke des anderen Käfigendes hinein. Die Lücke ist axial durch beidseitig des anderen Käfigendes ausgebildete weitere Vorsprünge begrenzt. An diesen Vorsprüngen liegen in der Lücke die Vorsprünge des gegenüberliegenden Käfigendes axial an, so dass sich Paare dieser axial aneinander liegender aber in Umfangsrichtung zueinander beweglichen Axialanschläge bilden.
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DE 19856024 A1 zeigt einen Käfig, an dem ein Paar der Axialanschläge darüber hinaus noch in Umfangsrichtung miteinander korrespondierende Hinterschnitte aufweist. Die Hinterschnitte sind so ausgebildet, dass unzulässiges Entfernen der Käfigenden voneinander und somit unzulässiges Aufspreizen des Schlitzes verhindert wird.
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An dem in
DE 4337948 A1 beschriebenen Rollenkranz sind die Vorsprünge, die axiale Anschläge eines Käfigendes bilden, schenkelartig verlängert und von hakenartigen Formschlusselementen in Umfangsrichtung hintergriffen. Die hakenartig ausgebildeten Formschlusselemente stehen aus einem Mittenabschnitt der Lücke hervor.
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In dem in
DE 4038444 A1 beschriebenen Beispiel weist jedes Käfigende einen hakenartig ausgebildeten Vorsprung auf, der in eine Lücke des gegenüberliegenden Käfigendes eingreift und in der Lücke in axiale Richtungen abgestützt ist. Die Vorsprünge sind so ineinander verhakt, dass diese in Umfangsrichtung begrenzt gegeneinander beweglich sind.
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Schließlich ist in
DE 3914056 A1 ein Käfig abgebildet, dessen Käfigenden in einem Ausgangszustand über zwei Sollbruchstellen miteinander verbunden sind. Jede der Sollbruchstellen ist zwischen einer Flanke des einen Vorsprungs und einer Ecke eines gegenüberliegenden Vorsprungs ausgebildet. Die Bindung der Käfigenden aneinander ist während des Handlings des Käfigs erwünscht. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Käfige sich beim Transport, bei der Lagerung und bei der Montage ineinander verhaken. Wird die Sollbruchstelle gebrochen, kann der Käfig einfedern und die Vorsprünge fahren so ineinander, dass diese als bewegliche Axialanschläge miteinander korrespondieren.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rollenkranz zu schaffen, der sich einfach und kostengünstig herstellen lässt.
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Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Aufgabe ist dadurch gelöst, dass die Käfigenden über zwei am Schlitz aufeinander zu weisende erste Vorsprünge stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Sollbruchstelle zwischen den Vorsprüngen ausgebildet ist. Die Vorsprünge sind an der Sollbruchstelle einmaterialig über das Material des Käfigs stoffschlüssig miteinander verbunden. Die Sollbruchstelle ist durch einen Querschnitt definiert, der geringer ist als sonstige zur Sollbruchstelle benachbarte Querschnitte der Vorsprünge. Der Querschnitt kann durch wenigstens eine Kerbe im Material des Käfigs an der Stelle gebildet sein, an der die Vorsprünge stirnseitig aneinander liegen. Alternativ sind die Querschnitte der beiden Vorsprünge an der Sollbruchstelle beliebig anders schwächer gestaltet.
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Wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, liegen sich die Käfigenden an wenigstens zwei weiteren am Schlitz hervorstehenden zweiten Vorsprüngen formschlüssig axial einander, bevorzugt mit einem geringen fertigungsbedingten Abstand, oder auch durch eine Sollbruchstelle miteinander verbunden, gegenüber und sind nach Brechen der Sollbruchstelle an den zweiten Vorsprüngen axial aneinander geführt.
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Die Losradlagerungen der betrachteten Gattung sind Rollenkränze, deren Käfige zumeist aus Kunststoff gefertigt sind. Der erfindungsgemäße Rollenkranz weist einen Käfig auf, der sich einfach und kostengünstig aus Kunststoff herstellen lässt. Der Käfig wird als Einzelteil zum Beispiel in einem Spritzwerkzeug abgespritzt und anschließend ausgeworfen. Durch die stoffschlüssige Verbindung wird der Käfig gegen Aufsperren seines Schlitzes gehindert. Er kann sich schon deshalb nach dem Auswerfen aus dem Werkzeug in Behälter nicht verformen. Darüber hinaus kann der Käfig an zwei zu der Sollbruchstelle separaten Stellen auch noch axiale Führungen aufweisen, durch die der Käfig am Schlitz auch in axiale Richtungen stabil gehalten wird. Diese stabile Form ist auch in allen folgenden Prozessen von Vorteil, in denen der Käfig bzw. der Rollenkranz gegriffen, bewegt, gelagert oder montiert wird. Außerdem wird verhindert, dass als Massengut miteinander in Behältern gelagerte oder transportierte Käfige und Rollenkränze sich ineinander verhaken. Der Käfig bzw. der Rollenkranz kann durch die formschlüssige Verbindung der Käfigenden über die Sollbruchstelle außerdem vorteilhaft in einer Form mit vorgegebenen Durchmessern gehalten werden. Dadurch ist dieser am radialen Aufsperren oder radialer Einschränkung gehindert und kann einfach in die Bohrungen von Zahnrädern eingesetzt oder auf Lagersitze von Wellen montiert werden.
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Die Sollbruchstelle kann zu beliebiger Zeit aufgebrochen werden, so dass die Umfangsbreite des Schlitzes den Vorgaben gemäß frei veränderlich ist. Die axial einander gegenüber liegenden Vorsprünge sind dann in Umfangsrichtung gegeneinander beweglich, so dass der Käfig, wie nachfolgend beschrieben, bestimmungsgemäß seine Form ändern kann.
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Die Wälzkörper des Rollenkranzes Rollen. Das betrifft im Wesentlichen zylindrische Wälzkörper, die auch ballig ausgebildet sein können. Nadeln sind Rollen mit vergleichsweise zu ihrer Länge geringen Durchmessern im Verhältnis der Länge zum Durchmesser von ≥ 2,5. Bei Rollen ist das Verhältnis ≤ 2,5. Die Rollen oder Nadeln sind in Taschen des Käfigs aufgenommen. Die Losradlagerungen der betrachteten Gattung sind erfindungsgemäße Rollenkränze. In Fahrzeuggetriebe sind die schaltbaren Zahnräder mit den Losradlagerungen auf der Getriebewelle gelagert. Die schaltbaren Zahnräder werden als Losräder bezeichnet, die dauerhaft mit einem Zahnrad einer Zwischenwelle, z.B. einer Vorgelegewelle, im Zahneingriff stehen und von diesem permanent angetrieben werden. Losräder sind Zahnräder, die über eine Kupplung mit der Getriebewelle gekoppelt werden können, auf der sie drehbar mit der Losradlagerung gelagert sind.
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Jedes der Losräder ist mindestens einem Gang zugeordnet. Ein Losrad ist, wenn dieser Gang geschaltet ist, drehfest mit der Getriebewelle verbunden. In diesem Betriebszustand werden Drehmomente von dem Zahnrad der Zwischenwelle über das Losrad auf die Getriebewelle übertragen. Getriebewelle und Losrad drehen dabei mit gleicher Drehzahl und Drehrichtung. Wird ein anderer Gang geschaltet, ist das Losrad wieder von der Getriebewelle frei und wird „lose“ von dem Zahnrad der Zwischenwelle mitgeschleppt. Dabei ist die Losradlagerung nahezu frei von Lasten und läuft mit relativ hohen Drehzahlen um die Getriebewelle um. Im geschalteten Zustand des Losrades dagegen ist das Losradlager hoch belastet und rotiert aber nicht. Die Nadeln des Rollenkranzes sind jedoch radialen Radialkräften und Schwingungen ausgesetzt. Da die Nadeln des Rollenkranzes in diesem Betriebszustand nicht an den Wälzlaufbahnen abwälzen und dementsprechend relativ zu den Laufbahnen stehend verharren, können diese sich infolge der hohen Lasten und infolge der dabei aus den Schwingungen resultierenden Mikrobewegungen in die Laufbahnen eingraben und Riffel bilden. Diese Riffel sind Unebenheiten in den Laufbahnen, die am rotierenden Losradlager zu vorzeitigem Verschleiß und Ausfall führen können.
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Das vorgenannte Problem ist der Fachwelt auch unter dem Begriff „Riffelbildung“ bekannt und wird durch den Einsatz von geschlitzten Rollenkränzen gelöst. Der Schlitz bewirkt, dass der Käfig bei Rotation aufgrund der wirkenden Fliehkräfte radial aufgeht. Die Taschen des Käfigs sind so gestaltet, dass dabei über den Käfig Kräfte auf einige der Nadeln übertragen werden. Diese werden angeregt, sich in Umfangrichtung um ihre Achse rotierend in Bewegung setzen und über den Käfig die anderen Nadeln mitzuschleppen. Als Folge dessen wandert der Käfig mit den Nadeln auch bei geschaltetem Losrad um die Getriebewelle um, obwohl Losrad und Getriebewelle drehfest gekoppelt sind. Die Nadeln verharren dementsprechend nicht auf einer Stelle und können sich nicht in die Laufbahnen eingraben.
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Beschreibung der Zeichnung
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Die einzige 1 zeigt einen Rollenkranz 1 mit einem Käfig 2 und mit wenigstens einer Reihe gleich langer Rollen 3. Von den Rollen 3 sind nur zwei bildlich dargestellt. Die Rollen 3 sind in einer Reihe um die Rotationsachse 4 des Rollenkranzes 1, jede in einer Tasche, angeordnet. Es ist auch denkbar, dass der Rollenkranz mehr als eine Reihe der Rollen aufweist. Es ist auch denkbar, dass die Rollen unterschiedlich lang sind. Der Rollenkranz wird in einem Getriebe zur Lagerung eines Losrades auf einer Getriebewelle eingesetzt.
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Der Käfig 2 ist aus Kunststoff und ist umfangseitig einmal durch einen axial gleichgerichtet mit der Rotationsachse 4 verlaufenden radialen Schlitz 5 unterbrochen. An dem Schlitz 5 liegen sich ein erstes Käfigende 6 und ein zweites Käfigende 7 umfangsseitig einander gegenüber. Die Käfigenden 6 und 7 sind an einer Sollbruchstelle 8 stoffschlüssig miteinander verbunden. Erfindungsgemäß weist jedes der Käfigenden 6 und 7 einen ersten Vorsprung 9 auf. Die Vorsprünge 9 sind umfangsseitig des Käfigs aufeinander zu gerichtet und über die Sollbruchstelle 8 stoffschlüssig miteinander verbunden. Außerdem liegen die Käfigenden 6 und 7 an vier weiteren am Schlitz 5 hervorstehenden zweiten Vorsprüngen 10 und 11 formschlüssig axial aneinander, wobei jeweils ein Vorsprung 10 des einen Käfigendes 6 an einem Vorsprung 11 des gegenüberliegenden Käfigendes 7 geführt ist.
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Der Käfig 2 weist an jedem Käfigende zwei der zweiten Vorsprünge 10 bzw. 11 auf. Die zweiten Vorsprünge 10 sind am ersten Käfigende 6 axial zueinander beabstandet. An dem ersten Käfigende 6 ist außerdem zwischen den Vorsprüngen 10 ein erster Vorsprung 9 ausgebildet. Die zweiten Vorsprünge 11 sind am zweiten Käfigende 7 axial zueinander beabstandet. Ein weiterer erster Vorsprung 9 axial zwischen den zweiten Vorsprüngen 11 ausgebildet und liegt dem anderen ersten Vorsprung 9 direkt gegenüber. Die zweiten Vorsprünge 10 greifen in eine Lücke 12 ein, die in axiale Richtungen durch die zweiten Vorsprünge 11 begrenzt ist. Dabei liegen sich jeweils ein zweiter Vorsprung 10 und ein zweiter Vorsprung 11 gegenüber und bilden ein Paar. Nach einem Bruch der Sollbruchstelle 8 sind die Vorsprünge 10 und 11 eines Paares in Umfangsrichtung beweglich axial aneinander abgestützt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19728919 A1 [0003]
- DE 7732101 U1 [0006]
- DE 4220585 A1 [0007]
- DE 4222175 A1 [0009]
- DE 9006526 U1 [0010]
- DE 19856024 A1 [0012]
- DE 4337948 A1 [0013]
- DE 4038444 A1 [0014]
- DE 3914056 A1 [0015]
