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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlaufscheibe mit einem ringartigen Grundkörper, der eine erste Seitenfläche, eine dieser abgewandte zweite Seitenfläche, eine seiner Zentralachse zugewandte Innenfläche und eine der Zentralachse abgewandte Außenfläche aufweist, wobei in beiden Seitenflächen jeweils als axial stützende Anlaufflächen fungierende Ringflächenabschnitte ausgebildet sind. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf ein Planetengetriebe bei welchem die axiale Abstützung von Planeten durch eine derartige Anlaufscheibe bewerkstelligt wird.
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Aus
DE 195 40 118 C2 ist eine Anlaufscheibe bekannt, durch welche die auf einem Planetenträger gelagerten Planeten axial abgestützt werden. Diese Anlaufscheibe ist innenseitig mit einem Bund versehen, der die Anlaufscheibe an einer Innenbohrung des entsprechenden Planeten zentriert.
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Aus
DE 20 2012 016 823 A1 ist ebenfalls eine Anlaufscheibe zur axialen Abstützung der auf einem Planetenträger gelagerten Planeten bekannt. Diese Anlaufscheibe ist als Flachscheibe ausgebildet und mit mehreren in Umfangsrichtung unter gleicher Teilung abfolgend angeordneten Ölbohrungen durchsetzt.
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Aus
US 5,188,576 A ist eine Anlaufscheibe bekannt, die wiederum der axialen Abstützung eines Planeten auf einem Planetenträger dient. Die Anlaufscheibe ist innenseitig mit einem Ringbund versehen, der die Anlaufscheibe an einem Bohrungsrand des Planetenträgers zentriert und zudem einen Endanschlag bildet, zur Begrenzung des axialen Bewegungsweges der Nadeln eines Nadellagers.
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Aus
DE 103 17 421 A1 ist ein Planetengetriebe bekannt, bei welchem in einem Spaltbereich zwischen einer Stirnfläche eines Planetenrades und einer diesem zugewandten Seitenwand eines Planetenträgers eine Anlaufscheibe vorgesehen ist. Diese Anlaufscheibe ist mit einer Ölnut versehen, die sich entlang einer Spiralbahn vom Innenbereich der Anlaufscheibe zum Außenkantenbereich hin erstreckt und damit einen von innen nach außen führenden, durchgängigen Ölführungsweg bildet.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlaufscheibe zu schaffen, die unter montagetechnischen Gesichtspunkten vorteilhaft montierbar und zudem kostengünstig herstellbar ist und sich auch durch ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anlaufscheibe mit:
- - einem ringartigen Grundkörper, der eine erste Seitenfläche, eine dieser abgewandte zweite Seitenfläche, eine seiner Zentralachse zugewandte Innenfläche und eine der Zentralachse abgewandte Außenfläche aufweist,
wobei
- - jede Seitenfläche einen äußeren Ringflächenabschnitt, einen mittleren Ringflächenabschnitt und einen inneren Ringflächenabschnitt umfasst,
- - der äußere Ringflächenabschnitt eine erste Planfläche beinhaltet,
- - der innere Ringflächenabschnitt eine zweite Planfläche beinhaltet, die gegenüber der ersten Planfläche axial versetzt ist und
- - im Bereich des mittleren Ringflächenabschnitts eine Verbindungsfläche ausgebildet ist, die die erste Planfläche mit der zweiten Planfläche verbindet, wobei der axiale Versatz der in einer Seitenfläche enthaltenen ersten und der zweiten Planflächen zueinander kleiner ist als der axiale Abstand der beiden ersten Planflächen die sich in den einander abgewandten Seitenflächen erstrecken.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Anlaufscheibe zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist und zuverlässig lagerichtig in einem Planetengetriebe montierbar ist.
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Die erfindungsgemäßen Anlaufscheiben können in besonders vorteilhafter Weise auch bei einseitiger Beschichtungen oder einseitig eingebrachten Beölungsstrukturen zuverlässig gerichtet montiert werden. Bei der erfindungsgemäßen Anlaufscheibe ist der Innenbereich der Scheibe innenseitig ist so gekröpft, dass diese axial durchgestellt ist. Die Kröpfung taucht beim Zusammenbau axial zumindest teilweise in die Bohrung des jeweiligen Planetenrades ein und ist vorzugsweise auch Axialanlauf für den Käfig des Planetenlagers bzw. für dessen Rollen.
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Bei der erfindungsgemäßen Anlaufscheibe ist deren Rand innenseitig ist so geköpft, dass diese axial durch gestellt ist. Die Anlaufscheibe weist vorzugsweise axial durchgehende Ausnehmungen bzw. Durchgangsöffnungen auf. Die Ausnehmungen bzw. Durchgangslöcher und die Kröpfung überschneiden sich vorzugsweise zumindest teilweise radial so, dass die Ausnehmung bzw. das Durchgangsloch sich von der Kröpfung aus über die Biegekante bis in den flachen Teil der Scheibe, insbesondere die erste Planfläche hinein erstreckt.
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Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht eine automatisch-taktile Montage. Es bietet auch eine verbesserte Schmierung des Planetenlagers, der Stirnseite des Planetenrades und des Planetenträgers durch die Durchbrüche an der Biegekante.
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Die erfindungsgemäße Anlaufscheibe kann besonders vorteilhaft bei Umlaufrädergetrieben eingesetzt werden, bei welchen die Planeten mit hoher Drehzahl gegenüber dem Planetenträger rotieren. Auch bei Differentialgetrieben, bei welchen nur langsame Rotationen der Planetenräder gegenüber dem Planetenträger erfolgen, können die erfindungsgemäßen Anlaufscheiben vorteilhaft eingesetzt werden.
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Die erfindungsgemäßen Anlaufscheiben können ein- oder beidseitig beschichtet ausgebildet werden und hierbei insbesondere mit einer Triondur Beschichtung versehen sein. Die erfindungsgemäßen Anlaufscheiben können aufgrund ihrer besonderen Geometrie vorteilhaft automatisiert gerichtet montiert und optisch überprüft werden.
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Die erfindungsgemäßen Anlaufscheiben bieten im wesentlichen bauraumneutral ein geometrisches Merkmal das durch eine taktile Messung die Lagerichtigkeit gewährleistet und die Funktion sowie Leistungsfähigkeit nicht einschränkt.
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Die erfindungsgemäßen Anlaufscheiben haben an der Innenseite eine Durchstellung, womit die Lagerichtigkeit taktil überprüft werden kann und bei falscher Montage die Montage-Einheit von Anlaufscheiben, KZKs und Planet nicht in die jeweilige Planetenträgertasche eingesetzt werden kann.
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Um den erfindungsgemäß ausgebildeten Absatz bauraumneutral zwischen Planetenrad bzw. KZK und Träger einbringen zu können, wird vorzugsweise die Blechstärke gegenüber bisherigen Scheibenabmessungen um 0,4mm reduziert. Somit kann ohne zusätzliche Gesamthöhe ein 0,4mm tiefer Absatz oder Versatz durchgestellt werden. Die Durchstellung kann kostenneutral in dem gleichen Hub erfolgen, in dem der Außendurchmesser gestanzt wird. Die Durchstellung ist vom Durchmesser kleiner als die Bohrung des Planeten und ist somit in der Montage zusätzlich bei der Positionierung nützlich und so toleriert, dass es im Betrieb nicht zum Verklemmen von Anlaufscheibe (Konus der Durchstellung) und der Bohrung im Planeten kommen kann. Durch die unveränderte Höhe, müssen die KZKs nicht in der Breite reduziert werden. Um die reduzierte Blechstärke bei gleich bleibendem Axialspiel auszugleichen, werden gegenüber bisherigen Abmessungen die Anlaufflächen der Planeten pro Seite um ebenfalls 0,4mm verbreitert.
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Die erfindungsgemäße Anlaufscheibe kann in vorteilhafter Weise so ausgebildet werden, dass im Bereich der inneren Ringflächenabschnitte die Anlaufscheibe mit radial in die Innenfläche einbauchenden Ölfangmulden versehen ist. An der Anlaufscheibe können insbesondere einseitig Ölführungsstrukturen, insbesondere flache Ölführungskanäle ausgebildet sein, die über diese Ölfangmulden mit Öl versorgt werden.
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Die Ölfangmulden sind vorzugsweise in gleicher Umfangsteilung abfolgend am Innenumfang der Anlaufscheibe ausgebildet und erfassen vorzugsweise noch die mittleren Ringflächenabschn itte.
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Die Ölfangmulden können so gestaltet sein, dass diese in radialer Richtung bis an die Innengrenzen der in den äußeren Ringflächenabschnitten ausgebildeten ersten Planflächen heranragen, also noch den Verbindungsbereich zwischen den inneren und den äußeren Ringabschnitten vollständig durchqueren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Anlaufscheibe auch derart gestaltet sein, dass diese im Bereich der mittleren Ringflächenabschnitte Bohrungen aufweist, welche die Anlaufscheibe axial durchsetzen. Diese Bohrungen können dabei in vorteilhafter Weise in gleicher Umfangsteilung abfolgend in der Anlaufscheibe ausgebildet sind. Die Bohrungen weisen vorzugsweise in der Draufsicht einen kreisförmigen Querschnitt auf. Ähnlich wie oben bezüglich der Ölfangmulden beschrieben können auch Bohrungen so dimensioniert und angeordnet sein, dass die Bohrungen noch die in den äußeren Ringflächenabschnitten ausgebildeten Planflächen zumindest geringfügig erfassen. Die Bohrungen können auch von einer Kreiskontur abweichende Querschnitte aufweisen, insbesondere polygonal gestaltet sein. Die Bohrungen können auch vor Ausbildung der Durchstellung, d.h. der zueinander axial versetzten Ringflächenabschnitte schon im Ausgangsmaterial ausgebildet werden und im Rahmen der Umformung der Scheibe eine sich hierbei verändernde Geometrie erlangen, insbesondere in der Draufsicht auf die Scheibe jeweils leicht radial gestreckte elliptische Querschnitte erlangen.
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Die erfindungsgemäße Anlaufscheibe kann so auf die Umgebungskonstruktion, insbesondere eine in einem zugeordneten Planeten angeordnete Wälzlagereinrichtung abgestimmt sein, dass eine an dem inneren Ringflächenabschnitt ausgebildete Planfläche der Anlaufscheibe als axial stützende Anschlagfläche für eine Käfigeinrichtung oder für Wälzkörper eines Wälzlagers fungiert.
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Die Anlaufscheibe kann in vorteilhafter Weise mit einer definiert dem Planetenrad oder dem Planetenträger zugewandten Seite montiert werden und hierzu insbesondere einseitig mit einer Beschichtung oder einer speziellen Ölführungsgeometrie versehen sein.
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Der Grundkörper der Anlaufscheibe kann aus einem Blechmaterial ausgestanzt oder ausgeschnitten sein, er kann in vorteilhafter Weise auch durch plastische Warmumformung eines Massivkörpers, z.B. einer Kugel, eines Rohr- oder eines Stababschnitts gefertigt werden. Der Grundkörper wird vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff gefertigt.
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Der Grundkörper kann weiterhin einer Gefügebehandlung unterzogen werden, insbesondere gehärtet, z.B. boriert, phosphatiert oder nitriert und nachträglich geschliffen werden. Die erfindungsgemäße Anlaufscheibe kann gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung auch in vorteilhafter Weise als insbesondere einseitig manganphosphatierte oder Triondur-beschichtete Anlaufscheibe ausgeführt werden. Sowohl die Versatzbildung zwischen dem Innenbereich und dem Außenbereich, als auch die Ölfangmulden und/oder Bohrungen können schon im Rahmen eines Stanzschrittes realisiert werden, in dessen Rahmen die Anlaufscheibe aus einem Ausgangsmaterial herausgetrennt wird.
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Figurenliste
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
- 1 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung der Einbausituation einer erfindungsgemäßen Anlaufscheibe in einem Planetenträger eines Umlaufrädergetriebes;
- 2a eine Draufsicht zur Veranschaulichung des Aufbaus der in dem Planetenträger nach 1 vorgesehenen erfindungsgemäßen Anlaufscheibe;
- 2b eine Detail-Schnittansicht zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus der in dem Umlaufrädergetriebe nach 1 vorgesehenen erfindungsgemäßen Anlaufscheibe;
- 3a und 3b eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Anlaufscheibe mit am Innenumfang ausgebildeten Ölfangmulden;
- 4 eine perspektivische Ansicht der Anlaufscheibe nach den 3a und 3b;
- 5 eine perspektivische Ansicht der Anlaufscheibe nach den 2a und 2b
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Die Darstellung nach 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Umlaufrädergetriebe mit einem Planetenträger C, einem von diesem getragenen Planetenbolzen B, einem Planetenrad P, einer Wälzlagereinrichtung N, sowie zwei erfindungsgemäßen Anlaufscheiben D, durch welche das Planetenrad P und auch Käfige K der Wälzlagereinrichtung N axial gegenüber dem Planetenträger C abgestützt werden.
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Die jeweilige Anlaufscheibe D ist so aufgebaut, dass diese durch einen ringartigen Grundkörper gebildet ist, der eine erste Seitenfläche S1, eine dieser abgewandte zweite Seitenfläche S2, sowie eine seiner Zentralachse X zugewandte Innenfläche I und eine der Innenfläche I abgewandte Außenfläche A aufweist. Die erste Seitenfläche S1 ist hierbei jeweils dem Planetenträger C zugewandt, die zweite Seitenfläche S2 ist jeweils dem Planetenrad P zugewandt.
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Jede Seitenfläche S1, S2 umfasst einen äußeren Ringflächenabschnitt S1a, S2a, einen mittleren Ringflächenabschnitt S1b, S2b und einen inneren Ringflächenabschnitt S1c, S2c. Der jeweilige äußere Ringflächenabschnitt S1a, S2a beinhaltet eine erste Planfläche A1. Der innere Ringflächenabschnitt S2c eine beinhaltet zweite Planfläche A2, die gegenüber der in der gleichen Seitenfläche S1 bzw. S2 jeweils enthaltenen ersten Planfläche A1 axial versetzt ist.
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Wie aus den Darstellungen nach den 2a und 2b ersichtlich, ist im Bereich des mittleren Ringflächenabschnitts S1b, S2b eine Verbindungsfläche ausgebildet, welche die erste Planfläche A1 mit der zweiten Planfläche A2 verbindet, wobei der axiale Versatz v der ersten und der zweiten Planfläche A1, A2 einer Scheibenseite zueinander kleiner ist als der axiale Abstand t der äußeren Ringflächenabschnitte S1a, S2a der einander abgewandten ersten und der zweiten Seitenflächen S1, S2.
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Im Bereich der mittleren Ringflächenabschnitte S1b, S2b ist die Anlaufscheibe D zudem mit Bohrungen H versehen, welche die Anlaufscheibe D axial durchsetzen. Diese Bohrungen H sind in gleicher Umfangsteilung, hier wie angemerkt in einer 45°-Teilung abfolgend in der Anlaufscheibe D ausgebildet. Die Bohrungen H sind dabei derart dimensioniert und angeordnet, dass diese noch die in den äußeren Ringflächenabschnitten S1a, S2a ausgebildeten Planflächen A1 erfassen. Sie erfassen hier jedoch nicht die inneren, d.h. die zweiten Planflächen A2 der inneren Ringflächenabschnitte S1c, S2c der Scheibenseiten S1, S2.
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Die erfindungsgemäße Anlaufscheibe D kann derart ausgebildet werden, dass eine an dem inneren Ringflächenabschnitt S2c ausgebildete und dem Wälzlager N (vgl. 1) zugewandte Planfläche A2 als Anschlagfläche für die Käfigeinrichtung K oder auch direkt für die Stirnseiten der Wälzkörper eines Wälzlagers fungiert.
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Die Anlaufscheibe D ist vorzugsweise zumindest einseitig und hierbei wiederum vorzugsweise zumindest an der dem Planetenträger C zugewandten Anlaufzone A1 des äußeren Ringflächenabschnitts S1a mit einer Gleitkontakt-Beschichtung, z.B. einer Triondur-Beschichtung versehen.
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Die Darstellungen nach den 3a und 3b veranschaulichen den Aufbau einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen Anlaufscheibe. Diese Anlaufscheibe D ist wiederum derart aufgebaut, dass diese durch einen ringartigen Grundkörper G gebildet ist, der eine erste Seitenfläche S1, eine dieser abgewandte zweite Seitenfläche S2, sowie eine seiner Zentralachse X zugewandte Innenfläche I und eine der Innenfläche I abgewandte Außenfläche A aufweist.
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Jede Seitenfläche S1, S2 umfasst einen äußeren Ringflächenabschnitt S1a, S2a einen mittleren Ringflächenabschnitt S1b, S2b und einen inneren Ringflächenabschnitt S1c, S2c. Der jeweilige äußere Ringflächenabschnitt S1a, S2a beinhaltet eine erste Planfläche A1. Der innere Ringflächenabschnitt eine beinhaltet zweite Planfläche A2, die gegenüber der ersten Planfläche A1 um das dort dargestellte Versatzmaß v axial versetzt ist.
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Wie aus den Darstellungen nach den 3a und 3b ersichtlich, ist im Bereich des mittleren Ringflächenabschnitts S1b, S2b eine Verbindungsfläche ausgebildet, die die erste Planfläche A1 mit der zweiten Planfläche A2 verbindet, wobei der axiale Versatz v der ersten und der zweiten Planfläche A1, A2 zueinander kleiner ist als der axiale Abstand t der äußeren Ringflächenabschnitte S1a, S2a der ersten und der zweiten Seitenflächen S1, S2.
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Abweichend von der Bauform nach den 2a und 2b ist hier im Bereich der inneren Ringflächenabschnitte S1c, S2c die Anlaufscheibe D mit radial in die Innenfläche einbauchenden Ölfangmulden M versehen, welche die mittleren und die inneren Ringflächenabschnitte S1b, S1c, S2b, S2c unterteilen. Die Ölfangmulden M sind in gleicher Umfangsteilung abfolgend am Innenumfang der Anlaufscheibe D ausgebildet. Die Ölfangmulden M sind derart angeordnet und dimensioniert, dass diese die mittleren Ringflächenabschnitte S1b, S2b noch erfassen und hier insbesondere auch noch in radialer Richtung bis an die Innengrenzen der in den äußeren Ringflächenabschnitten S1a, S2a ausgebildeten ersten Planflächen A1 heranragen.
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Der die Anlaufscheibe bildende Grundkörper G ist so gestaltet, dass dieser in einem die Zentralachse X erfassenden Axialschnitt einen als aus zwei in Richtung der Zentralachse X versetzen flachen Rechteckquerschnitten und einem dazwischen verlaufenden Verbindungsquerschnitt gebildeten Gesamtquerschnitt aufweist. Die normal, d.h. senkrecht zur Zentralachse X zwischen der Innenumfangsfläche und der Außenumfangsfläche gemessene Querschnittshöhe h1 ist größer, als die in Richtung der Zentralachse X gemessene Gesamtquerschnittstiefe t1.
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Die in radialer Richtung gemessene Höhe h2 der ersten Planflächen A1 ist größer als die in radialer Richtung gemessene Höhe h4 der inneren zweiten Planfläche A2. Die in radialer Richtung gemessene Gesamthöhe h3 des inneren Ringflächenabschnitts S1c und des mittleren Ringflächenabschnitts S1b ist kleiner als die genannte Höhe h2 der ersten Planfläche A1 oder des äußeren Ringflächenabschnitts S1a, der vorzugsweise vollflächig von der ersten Planfläche A1 eingenommen ist. Die in radialer Richtung gemessene Höhe h5 des mittleren Ringflächenabschnitts S1b der den Übergang zwischen den beiden axial versetzten Abschnitten S1a, S1c bewerkstelligt, ist kleiner als die Höhe h2 des äußeren Ringflächenabschnitts S1a und vorzugsweise auch kleiner als die Höhe H4 des inneren Ringflächenabschnitts S1c.
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Der Versatz v der in einer Seitenfläche der Scheibe liegenden inneren und äußeren Planflächen A1, A2 ist kleiner als die Materialdicke t der Scheibe im Bereich der einander abgewandten äußeren Ringflächenabschnitte der ersten und zweiten Seiten S1, S2.
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Der Grundkörper G ist aus einem Stahlwerkstoff gefertigt und einer Gefügebehandlung unterzogen, insbesondere gehärtet, z.B. boriert und nachträglich überschliffen, so dass die axial stützenden Planflächen der äußeren Ringscheibenabschnitte der beiden einander abgewandten Stirnseiten S1, S2 zueinander in engsten Toleranzen parallel ausgerichtet sind.
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Die mit der erfindungsgemäßen Anlaufscheibe D zusammenwirkenden, axial tragenden Gegenflächen sind vorzugsweise als Planflächen gestaltet. Sie können jedoch auch mit weiteren, ebenfalls die Beölung der Kontaktflächen unterstützenden Detailgeometrien versehen sein wie dies in 1 in dem Kontaktbereich zwischen dem Planetenträger C und den Anlaufscheiben D angedeutet ist.
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Die Darstellung nach 4 veranschaulicht in Form einer perspektivischen Darstellung nochmals den Gesamtaufbau der in Verbindung mit den 3a und 3b beschriebene Variante der Anlaufscheibe. Diese umfasst im Innenbereich drei in gleicher Teilung angeordnete Ölfangmulden M. Diese sind derart angeordnet und dimensioniert, dass diese bis an die axial tragende und in Einbauposition am Planetenträger anlaufende Planfläche A1 des äußeren Ringflächenabschnitts S1a heranragen. Sie durchsetzen somit in radialer Richtung auch den mittleren und dabei die Verbindungsfläche bereitstellende mittleren Ringflächenabschnitt.
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Die Darstellung nach 5 veranschaulicht in Form einer perspektivischen Darstellung nochmals den Gesamtaufbau der in Verbindung mit den 2a und 2b beschriebene Variante der Anlaufscheibe. Diese umfasst die in gleicher Teilung angeordneten Bohrungen H. Diese sind derart angeordnet und dimensioniert, dass diese ähnlich wie die Ölfangmulden in 4 bis an die axial tragende und in Einbauposition am Planetenträger anlaufende Planfläche A1 des äußeren Ringflächenabschnitts S1a heranragen oder diese wie dargestellt erfassen. Sie durchsetzen wiederum den mittleren und dabei die Verbindungsfläche bereitstellende mittleren Ringflächenabschnitt S1b. Im Unterschied zur Bauform nach 4 erfassen die Bohrungen H nicht den inneren Ringflächenabschnitt S1c so dass die auf diesem verlaufende Planfläche A2 frei von Durchbrechungen bleibt. Diese Variante eignet sich in besonderem Maße auch für den direkten Kontakt mit den Endbereichen der Nadeln eines Nadellagers.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19540118 C2 [0002]
- DE 202012016823 A1 [0003]
- US 5188576 A [0004]
- DE 10317421 A1 [0005]
