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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Zahnräder und insbesondere eine schwimmende Abstandshalteranordnung für Zahnräder, wie z. B. Planetenräder in einem Planetenradsatz, die an Trägerstiften mit Rollenlagern montiert sind.
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Stand der Technik
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Planetenradsätze sind Getriebesysteme, die Drehzahl- und Drehmomentschwankungen zwischen Eingangs- und Ausgangswellen ermöglichen. Ein Planetenradsatz besteht üblicherweise aus einem zentralen Sonnenrad und einem oder mehreren Außen- oder Planetenrädern oder Ritzeln, die an einem beweglichen Arm oder Träger montiert sind und mit dem Sonnenrad kämmen und sich um dieses drehen. Der Planetenträger kann sich auch relativ zum Sonnenrad drehen. Der Planetenradsatz kann üblicherweise auch ein Hohlrad oder einen Außenzahnkranz umfassen, das/der ebenfalls mit den Planetenrädern kämmt. Die Drehachsen aller Zahnräder sind üblicherweise parallel, obwohl die Achsen bei Anwendungen wie Bleistiftspitzern und Differentialen auch in einem Winkel angeordnet sein können, und das Sonnenrad, der Planetenträger und der Zahnkranz sind üblicherweise koaxial. Üblicherweise werden Drehzahl und Drehmoment übertragen, indem die Eingangswelle mit einem des Sonnenrads, des Planetenträgers und des Zahnkranzes verbunden wird, die Ausgangswelle mit einem anderen des Sonnenrads, des Planetenträgers und des Zahnkranzes verbunden wird und das andere des Sonnenrads, des Planetenträgers und des Zahnkranzes still gehalten wird.
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Das Sonnenrad, die Planetenräder und der Planetenträger sind an entsprechenden Wellen oder Stiften montiert, die die Rotationsachsen definieren. Zwischen den Außenflächen der Wellen oder Stifte und den Innenflächen der Zahnräder sind Lager vorgesehen. Eine Anordnung von Planetenrädern und Lagern ist im US-Patent Nr.
2006/0293142 A1 offenbart, das am 24. Juni 2005 von Torres et al. eingereicht wurde. Die Veröffentlichung von Torres et al. offenbart eine Planetenradanordnung mit Planetenritzeln, die an Ritzelwellen eines Planetenradträgers montiert sind. An einem Abschnitt einer Außenfläche der Ritzelwelle sind Kegelrollenlager angebracht und ein Planetenritzel ist an den Kegelrollenlagern montiert. Sicherungsringe sind in einer Nut in einer Oberfläche einer Innenbohrung des Planetenritzels angebracht und die Lagerschalen der Rollenlager werden auf beiden Seiten der Sicherungsringe in die Innenbohrung gedrückt. Rollenanordnungen und Lagerringe sind an der Außenfläche der Ritzelwelle installiert, wobei ein Abstandshalter zwischen den Rollenlagern angeordnet ist. Jede Rollenanordnung ist zwischen dem entsprechenden Lagerring und der Lagerschale angeordnet, um die Drehung des Planetenritzels zu unterstützen.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Planetenradsatz offenbart. Der Planetenradsatz kann einen Planetenträger, einen am Planetenträger befestigten Trägerstift mit einer Stiftaußenfläche, ein erstes Rollenlager mit einem ersten Innenring, der an der Stiftaußenfläche angeordnet ist, und ersten Lagerrollen, die in einem ersten Innenringkanal des ersten Innenrings angeordnet sind, und ein zweites Rollenlager mit einem zweiten Innenring, der an der Stiftaußenfläche angeordnet ist, und zweiten Lagerrollen, die in einem zweiten Innenringkanal des zweiten Innenrings angeordnet sind, umfassen. Der Planetenradsatz kann ferner ein Planetenrad mit einer Planetenbohrung mit einer Planeteninnenfläche und einer in der Planeteninnenfläche definierten Planetennut, die sich radial in das Planetenrad hinein erstreckt, umfassen, wobei das Planetenrad an dem Trägerstift befestigt ist, wobei die Planeteninnenfläche Außenringe für das erste Rollenlager und das zweite Rollenlager bereitstellt, und eine schwimmende Abstandshalteranordnung, die innerhalb der Planetenbohrung zwischen dem ersten Rollenlager und dem zweiten Rollenlager angeordnet ist. Die schwimmende Abstandshalteranordnung kann einen ringförmigen Abstandshalterring mit einem Sektorschlitz, der sich radial durch den Abstandshalterring und in Umfangsrichtung entlang eines Abschnitts des Abstandshalterrings erstreckt, und einen Abstandshaltersektor umfassen, der innerhalb des Sektorschlitzes angeordnet ist und eine Sektorschulter aufweist, die sich radial nach außen über eine Außenfläche des Abstandshalterrings hinaus und in die Planetennut hinein erstreckt. Die Sektorschulter kann in seitliche Nutflächen der Planetennut eingreifen und der Abstandshalterring kann in die ersten Lagerrollen und die zweiten Lagerrollen eingreifen, um die axiale Bewegung des Planetenrads relativ zum Trägerstift in beiden axialen Richtungen zu begrenzen.
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In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine schwimmende Abstandshalteranordnung für ein an einer Welle montiertes Zahnrad offenbart. Das Zahnrad kann an der Welle mit einem ersten Rollenlager mit einem ersten Innenring und ersten Lagerrollen und einem zweiten Rollenlager mit einem zweiten Innenring und zweiten Lagerrollen montiert werden, wobei das Zahnrad eine Zahnradbohrung mit einer Innenfläche der Zahnradbohrung aufweist, in der eine Zahnradnut definiert ist, die sich radial in das Zahnrad erstreckt. Die schwimmende Abstandshalteranordnung kann einen ringförmigen Abstandshalterring mit einem Sektorschlitz, der sich radial durch den Abstandshalterring und in Umfangsrichtung entlang eines Abschnitts des Abstandshalterrings erstreckt, und einen Abstandshaltersektor umfassen, der innerhalb des Sektorschlitzes angeordnet ist und eine Sektorschulter aufweist, die sich radial nach außen über eine Außenfläche des Abstandshalterrings hinaus und in die Zahnradnut hinein erstreckt, wenn die schwimmende Abstandshalteranordnung an der Welle zwischen dem ersten Rollenlager und dem zweiten Rollenlager installiert ist. Die Sektorschulter kann in seitliche Nutflächen der Zahnradnut eingreifen und der Abstandshalterring kann in die ersten Lagerrollen und die zweiten Lagerrollen eingreifen, um die axiale Bewegung des Zahnrads relativ zur Welle in beiden axialen Richtungen zu begrenzen.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine schwimmende Abstandshalteranordnung für ein Planetenrad eines Planetenradsatzes offenbart. Das Planetenrad kann an einem Trägerstift eines Planetenträgers des ersten Planetenradsatzes mit einem ersten Rollenlager mit einem ersten Innenring und ersten Lagerrollen und einem zweiten Rollenlager mit einem zweiten Innenring und zweiten Lagerrollen montiert werden. Das Planetenrad kann eine Planetenbohrung mit einer Innenfläche der Planetenbohrung aufweisen, in der eine Planetennut definiert ist, die sich radial in das Planetenrad hinein erstreckt. Die schwimmende Abstandshalteranordnung kann einen Abstandshalterring mit einer ringförmigen Form und mit vier Sektorschlitzen, die sich radial durch den Abstandshalterring erstrecken, sich in Umfangsrichtung entlang entsprechender Abschnitte des Abstandshalterrings erstrecken und in Umfangsrichtung um den Abstandshalterring herum beabstandet sind, und vier Abstandshaltersektoren umfassen, wobei jeder der vier Abstandshaltersektoren innerhalb eines entsprechenden der vier Sektorschlitze angeordnet sein kann und eine Sektorschulter aufweisen kann, die sich radial nach außen über eine Außenfläche des Abstandshalterrings hinaus und in die Planetennut hinein erstreckt, wenn die schwimmende Abstandshalteranordnung an dem Trägerstift zwischen dem ersten Rollenlager und dem zweiten Rollenlager installiert ist. Die Sektorschulter von jedem der vier Abstandshaltersektoren kann in die seitlichen Nutflächen der Planetennut eingreifen und der Abstandshalterring kann in die ersten Lagerrollen und die zweiten Lagerrollen eingreifen, um die axiale Bewegung des Planetenrads relativ zum Trägerstift in beiden axialen Richtungen zu begrenzen.
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Zusätzliche Aspekte sind in den Ansprüchen dieses Patents definiert.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Draufsicht auf einen Planetenradsatz, bei dem schwimmende Abstandshalteranordnungen gemäß der vorliegenden Offenbarung in den Planetenrädern implementiert werden können;
- 2 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Planetenradsatzes von 1, der ein Planetenrad mit einer schwimmenden Abstandshalteranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält;
- 3 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Planetenrads von 2;
- 4 ist eine isometrische Ansicht der schwimmenden Abstandshalteranordnung von 2;
- 5 ist eine isometrische Teilquerschnittsansicht eines Abstandshalterringes der schwimmenden Abstandshalteranordnung von 2;
- 6 ist eine isometrische Ansicht eines Abstandshaltersektors der schwimmenden Abstandshalteranordnung von 2; und
- 7 ist eine isometrische Teilquerschnittsansicht der schwimmenden Abstandshalteranordnung von 2.
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Ausführliche Beschreibung
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In 1 ist ein beispielhafter Planetenradsatz 10 dargestellt, bei dem eine schwimmende Abstandshalteranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung ein zentrales Sonnenrad 12 und ein oder mehrere Planetenräder oder Ritzel 14 umfassen kann, die an einem beweglichen Arm oder Planetenträger 16 montiert sind und mit dem Sonnenrad 12 kämmen und sich um dieses drehen. Der Planetenträger 16 kann sich auch relativ zum Sonnenrad 12 drehen. Der Planetenradsatz 10 umfasst auch ein Hohlrad oder einen Außenzahnkranz 18, das/der ebenfalls mit den Planetenrädern 14 kämmt. Das Sonnenrad 12, der Planetenträger 16 und das Hohlrad 18 sind üblicherweise koaxial und die Achsen aller Zahnräder 12, 14, 18 sind üblicherweise parallel, obwohl die Achsen bei Anwendungen wie Bleistiftspitzern und Differentialen auch in einem Winkel angeordnet sein können, in welchen Fällen die Zahnräder 12, 14, 18 abgeschrägt sein können. Üblicherweise werden Drehzahl und Drehmoment übertragen, indem eine Eingangswelle mit einem des Sonnenrads 12, des Planetenträgers 16 und des Zahnkranzes 18 verbunden wird, die Ausgangswelle mit einem anderen des Sonnenrads 12, des Planetenträgers 16 und des Zahnkranzes 18 verbunden wird und das andere des Sonnenrads 12, des Planetenträgers 16 und des Zahnkranzes 18 still gehalten wird. Planetenradsätze wie der Planetenradsatz 10 sind in der Technik gut bekannt und eine weitere allgemeine Diskussion von Konfigurationen, Designs und Betrieb von Planetenradsätzen ist hierin nicht enthalten, außer in dem Umfang, der für die vollständige Offenbarung der schwimmenden Abstandshalteranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung notwendig ist.
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2 zeigt eine teilweise Querschnittsansicht eines Abschnitts des Planetenradsatzes 10 mit Abschnitten des Planetenträgers 16 und einem der Planetenräder 14, die mit dem Zahnkranz 18 kämmen. Das Planetenrad 14 ist am Planetenträger 16 an einer Welle oder einem Trägerstift 20 montiert, der sich axial vom Planetenträger 16 aus erstreckt. Um die Drehung des Planetenrads 14 um den Trägerstift 20 zu erleichtern, kann ein Paar von Rollenlagern 22, 24 zwischen einer Stiftaußenfläche 26 des Trägerstifts 20 und einer Planeteninnenfläche 28 einer Planetenbohrung 30 des Planetenrads 14 angeordnet sein. Das erste Rollenlager 22 kann in der Nähe des Planetenträgers 16 angeordnet sein, wobei ein erster Innenring 32 an der Stiftaußenfläche 26 angeordnet ist und am Planetenträger 16 anliegt. Der erste Innenring 32 kann einen ersten Innenringkanal 34 definieren, in dem eine Vielzahl von ersten Lagerrollen 36 angeordnet sind. Das zweite Rollenlager 24 kann an dem Trägerstift 20 auf der dem ersten Rollenlager 22 gegenüberliegenden Seite von dem Planetenträger 16 angeordnet sein, wobei ein zweiter Innenring 38 an dem ersten Innenring 32 anliegt. Eine Trägerstiftschulter 40 greift in den zweiten Innenring 38 ein, um die Innenringe 32, 38 zwischen dem Planetenträger 16 und der Trägerstiftschulter 40 einzuklemmen, um eine axiale Bewegung der Innenringe 32, 38 entlang der Stiftaußenfläche 26 im Wesentlichen zu verhindern. Der zweite Innenring 38 kann einen zweiten Innenringkanal 42 definieren, in dem eine Vielzahl von zweiten Lagerrollen 44 angeordnet sind. Wie dargestellt, ist das Planetenrad 14 über den Innenringen 32, 38 und den Lagerrollen 36, 44 angeordnet und die Planetenbohrung 30 fungiert als Außenringe für die Rollenlager 22, 24, um die Lagerrollen 36, 44 in den Innenringkanälen 34, 42 zu halten.
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Bei der in der 2 dargestellten Anordnung haben die Innenringkanäle 34, 42 axiale Kanallängen, die größer sind als die axialen Rollenlängen der Lagerrollen 36, 44, damit die Lagerrollen 36, 44 in den Innenringen 32, 38 rollen können, wenn sich das Planetenrad 14 um den Trägerstift 20 dreht. Diese Anordnung ermöglicht eine gewisse axiale Bewegung der Lagerrollen 36, 44 innerhalb der Innenringkanäle 34, 42. Ohne eine gewisse Einschränkung würde das Planetenrad 14 frei axial entlang der Oberflächen der Lagerrollen 36, 44 gleiten. Die axiale Bewegung des Planetenrads 14 muss jedoch innerhalb bestimmter Grenzen eingeschränkt werden.
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Bei einigen früheren Konstruktionen, bei denen eine Zahnradbohrung als Außenringe für die Rollenlager 22, 24 dient, wurde die axiale Bewegung des Planetenrads durch eine ringförmige Planetenrippe eingeschränkt, die sich von der inneren Planeteninnenfläche 28 innerhalb der Planetenbohrung 30 radial nach innen erstreckt. Bei solchen Konstruktionen ist die Planetenrippe zwischen den Lagerrollen 36, 44 angeordnet, wenn das Planetenrad 14 auf dem Trägerstift 20 zusammengesetzt ist. Wenn sich das Planetenrad 14 axial bewegt, kommen die Flächen der Planetenrippe mit den Flächen der Lagerrollen 36, 44 in Kontakt, um die axiale Bewegung des Planetenrads 14 zu begrenzen. Während die axiale Bewegung des Planetenrads 14 begrenzt wird, erschwert die beschriebene Planetenrippe die Herstellung des Planetenrads 14. Da die Planetenbohrung 30 nicht mit einem konstanten Innendurchmesser durch das Planetenrad 14 geführt wird, erfordert das Schleifverfahren zur Bildung der Planetenbohrung 30 zwei Anordnungen - eine aus jeder Richtung, um die Planetenbohrung 30 von den Außenflächen des Planetenrads 14 nach innen zur Planetenrippe hin auszuschleifen. Darüber hinaus müssen die Flächen der Planetenrippe ein bestimmtes Profil aufweisen, um ein ordnungsgemäßes Zusammenwirken der Flächen der Planetenrippe mit den Flächen der Lagerrollen 36, 44 zu gewährleisten, das üblicherweise zwischen den Lagerrollen 36, 44 und den Flächen der Außenringe der Rollenlager 22, 24 auftritt. Im Wesentlichen müssen die Profile der Flächen der Planetenrippe mit den Profilen der Innenseiten der Außenringkanäle übereinstimmen, wie sie vom Hersteller der Rollenlager 22, 24 für einen ordnungsgemäßen Eingriff mit den Flächen der Lagerrollen 36, 44 angegeben sind. Die Bearbeitung solcher Profile an den Flächen der Planetenrippe innerhalb der Planetenbohrung 30 erfordert spezielle Werkzeugmaschinen. All diese Herstellungsfaktoren tragen zu höheren Kosten für die Herstellung von Planetenrädern 14 mit Planetenrippen bei.
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Um die Unzulänglichkeiten der bisherigen Konstruktion zu überwinden, können die Planetenräder 14 und ein beliebiges anderes Zahnrad in einem beliebigen Zahnradsystem die oben beschriebene Planetenrippe durch eine in der Planeteninnenfläche 28 der Planetenbohrung 30 definierte Planetennut 50 und eine schwimmende Abstandshalteranordnung 52 gemäß der vorliegenden Offenbarung ersetzen, die in der Planetennut 50 und in dem Raum zwischen den Lagerrollen 36, 44 angeordnet ist, wie in 2 gezeigt. Die Planetennut 50 (3) kann eine ringförmige Nut sein, die sich von der Planetenbohrung 30 radial in den Körper des Planetenrads 14 erstreckt. Die Planetennut 50 kann etwa mittig entlang der axialen Länge der Planetenbohrung 30 positioniert sein, so dass sie radial nach außen von der Schnittstelle zwischen den Innenringen 32, 38 und zwischen den Lagerrollen 36, 44 positioniert ist.
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Wie in der 2 dargestellt, umfasst die schwimmende Abstandshalteranordnung 52 einen ringförmigen Abstandshalterring 54, einen oder mehrere Abstandshaltersektoren 56, die innerhalb der entsprechenden Sektorschlitze 58 angeordnet sind und sich von diesen durch den Abstandshalterring 54 nach außen erstrecken, und einen oder mehrere Halteringe 60, die in einen Halteringkanal 62 (5) des Abstandshalterrings 54 eingeschnappt werden, um die Abstandshaltersektoren 56 innerhalb der Sektorschlitze 58 zu positionieren. Wie in 4 dargestellt, weist der Abstandshalterring 54 Sektorschlitze 58 für jeden der Abstandshaltersektoren 56 auf, die sich radial durch den Abstandshalterring 54 erstrecken. In der dargestellten Ausführungsform hat der Abstandshalterring 54 vier Sektorschlitze 58, die sich in Umfangsrichtung entlang des Abstandshalterrings 54 erstrecken und in Umfangsrichtung um den Abstandshalterring 54 herum beabstandet sind, wobei jeder Sektorschlitz 58 einen entsprechenden von vier Abstandshaltersektoren 56 aufnimmt. Die Halteringe 60 greifen, wenn sie in den Halteringkanal 62 des Abstandshalterrings 54 eingeschnappt werden, in die Abstandshaltersektoren 56 ein, um die Abstandshaltersektoren 56 innerhalb der Sektorschlitze 58 radial nach außen zu drücken.
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5 zeigt die Geometrie des Abstandshalterrings 54 und der Sektorschlitze 58 in größerer Ausführlichkeit. Der Abstandshalterring 54 hat einen Abstandshalterring-Außendurchmesser an einer Abstandshalterring-Außenfläche 64, der kleiner ist als ein Planetenbohrungsinnendurchmesser der Planeteninnenfläche 28, um das Einsetzen des Abstandshalterrings 54 in die Planetenbohrung 30 zu erleichtern. Die Planetenbohrung 30 und der Abstandshalterring 54 können so bemessen sein, dass sie einen Spalt zwischen sich definieren. Der Spalt zwischen der Planetenbohrung 30 und dem Abstandshalterring 54 kann eine radiale Bewegung der schwimmenden Abstandshalteranordnung 52 relativ zum Planetenrad 14 und dem Trägerstift 20 ermöglichen. Die Abstandshaltersektoren 56 erstrecken sich jedoch über die Abstandshalterring-Außenfläche 64 hinaus um einen radialen Abstand, der größer ist als die maximale radiale Spannweite des Spalts zwischen dem Planetenbohrungsinnendurchmesser und dem Abstandshalterring-Außendurchmesser, so dass zumindest Abschnitte der Abstandshaltersektoren 56 jederzeit innerhalb der Planetennut 50 angeordnet bleiben, um die axiale Bewegung des Planetenrads 14 zu begrenzen. Der Abstandshalterring 54 hat auch einen Abstandshalterring-Innendurchmesser an einer Abstandshalterring-Innenfläche 66, der größer ist als ein maximaler Innenring-Außendurchmesser der Innenringe 32, 38, um einen Kontakt zwischen den Komponenten zu vermeiden, wenn sich das Planetenrad 14 dreht. Der Halteringkanal 62 ist in der Abstandshalterring-Innenfläche 66 definiert und hat einen Ringkanal-Innendurchmesser, der größer ist als der Abstandshalterring-Innendurchmesser.
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Wie oben beschrieben, erstreckt sich jeder Sektorschlitz 58 radial durch den Abstandshalterring 54 und hat eine Umfangslänge entlang des Abstandshalterrings 54. Die Innenfläche jedes Sektorschlitzes 58 ist so geformt, dass sie einen der Abstandshaltersektoren 56 aufnehmen und festhalten kann. Wie dargestellt, umfassen die Sektorschlitze 58 einen äußeren parallelen Schlitzwandabschnitt 68, einen sich verjüngenden Schlitzabschnitt 70 und einen inneren parallelen Schlitzwandabschnitt 72. An dem sich verjüngenden Schlitzabschnitt 70 nimmt die axiale Schlitzbreite des Sektorschlitzes 58 ab, wenn sich der sich verjüngende Schlitzabschnitt 70 radial nach außen in Richtung der Abstandshalterring-Außenfläche 64 erstreckt. In Ausführungsformen kann ein Schlitzkegelwinkel von jedem der Oberflächenabschnitte, die den sich verjüngenden Schlitzabschnitt 70 definieren, innerhalb eines Bereichs liegen, der eine genaue Positionierung der Abstandshaltersektoren 56 ermöglicht und die Demontage und den Austausch der schwimmenden Abstandshalteranordnung 52 erleichtert.
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Aufgrund der Positionierung der schwimmenden Abstandshalteranordnung 52 zwischen den Rollenlagern 22, 24 kommen die Seitenflächen des Abstandshalterrings 54 mit den Lagerrollen 36, 44 in Berührung. Dementsprechend müssen diese Oberflächen ein bestimmtes Profil aufweisen, damit sie mit den Flächen der Lagerrollen 36, 44 richtig zusammenwirken. Um ein ordnungsgemäßes Zusammenwirken zu gewährleisten, sind die Profile der Seitenflächen des Abstandshalterrings 54 so konfiguriert, dass sie mit den Profilen der Innenflächen der Außenringkanäle von Außenringen übereinstimmen, die für die Verwendung in den Rollenlagern 22, 24 vorgesehen sind und durch die Planetenbohrung 30 und den Abstandshalterring 54 ersetzt werden. Der Abstandshalterring 54 weist an jeder Seitenfläche eine Rolleneingriffsfläche 74 auf, die relativ zu einer axial nach innen gerichteten Fläche 76 radial nach außen angeordnet ist. Ein axialer Eingriffsflächenabstand zwischen den Rolleneingriffsflächen 74 ist größer als ein axialer Abstand der nach innen gerichteten Flächen zwischen den axial nach innen gerichteten Flächen 76, so dass sich die Rolleneingriffsflächen 74 axial nach außen über die axial nach innen gerichteten Flächen 76 hinaus erstrecken. Die Rolleneingriffsflächen 74 sind so konfiguriert, dass sie mit den Profilen der Innenflächen der Außenringkanäle übereinstimmen, um einen ordnungsgemäßen Eingriff mit den Lagerrollen 36, 44 zu gewährleisten. Die Konfiguration kann bestimmte radiale Höhen für die Rolleneingriffsflächen 74, sich verjüngende oder abgeschrägte Ecken an den Schnittpunkten mit der Abstandshalterring-Außenfläche 64 und den axial nach innen gerichteten Flächen 76 sowie alle anderen Anforderungen umfassen, die von einem Hersteller der Rollenlager 22, 24 für die Verbindung mit den Lagerrollen 36, 44 spezifiziert werden können.
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6 zeigt einen beispielhaften Abstandshaltersektor 56, der so konfiguriert ist, dass er von einem der Sektorschlitze 58 aufgenommen wird. Der Abstandshaltersektor 56 kann eine Sektorbasis 80 und eine sich von der Sektorbasis 80 radial nach außen erstreckende Sektorschulter 82 aufweisen. Die Sektorbasis 80 kann eine Form aufweisen, die komplementär zur Form des sich verjüngenden Schlitzabschnitts 70 ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Sektorbasis 80 so verjüngt, dass eine axiale Basisbreite der Sektorbasis 80 abnimmt, wenn sich die Sektorbasis 80 von einer Sektorinnenfläche 84 radial nach außen in Richtung der Sektorschulter 82 erstreckt. Ergänzend zu dem sich verjüngenden Schlitzabschnitt kann ein Sektorbasiskegelwinkel für die Sektorbasis 80 dem Schlitzkegelwinkel entsprechen, um die genaue Positionierung der Abstandshaltersektoren 56 sowie die Demontage und den Austausch der schwimmenden Abstandshalteranordnung 52 zu erleichtern. Darüber hinaus kann die axiale Basisbreite ausreichend groß sein, um sicherzustellen, dass die Sektorbasis 80 mit den Oberflächen des sich verjüngenden Schlitzabschnitts 70 in Eingriff kommt, bevor sich die Sektorbasis 80 radial nach außen in den äußeren parallelen Schlitzwandabschnitt 68 erstreckt. Der Eingriff zwischen der Sektorbasis 80 und dem sich verjüngenden Schlitzabschnitt 70 auf diese Weise sorgt für einen sicheren Sitz des Abstandshaltersektors 56 innerhalb des Sektorschlitzes 58 mit minimaler relativer axialer Bewegung zwischen dem Abstandshaltersektor 56 und dem Abstandshalterring 54. Gleichzeitig kann die Sektorbasis 80 eine radiale Höhe haben, die klein genug ist, um sicherzustellen, dass sich die Sektorbasis 80 nicht radial nach innen über die Abstandshalterring-Innenfläche 66 hinaus erstreckt, so dass der innere parallele Schlitzwandabschnitt 72 und die Sektorinnenfläche 84 Abschnitte des Halteringkanals 62 an den Sektorschlitzen 58 definieren.
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Wie oben dargestellt und erläutert, erstreckt sich die Sektorschulter 82 radial von der Sektorbasis 80. Die Sektorschulter 82 ist so bemessen, dass sie durch den äußeren parallelen Schlitzwandabschnitt 68 eingeführt wird und sich über die Abstandshalterring-Außenfläche 64 hinaus erstreckt. Die Sektorschulter 82 hat eine axiale Sektorschulterbreite, die geringer ist als die axiale Schlitzbreite am äußeren parallelen Schlitzwandabschnitt 68. Die axiale Sektorschulterbreite ist auch geringer als die axiale Nutbreite zwischen den seitlichen Nutflächen der Planetennut 50, so dass die Sektorschulter 82 in der Planetennut 50 aufgenommen werden kann. Aufgrund der Notwendigkeit, Toleranzen bei der Formung der Planetennut 50 und der Sektorschulter 82 auszugleichen, ist eine minimale axiale Relativbewegung zwischen dem Planetenrad 14 und den Abstandshaltersektoren 56 zu erwarten, die jedoch nicht so groß ist, dass sie das Ineinandergreifen der Zähne des Planetenrads 14 mit den Zähnen des Sonnenrads 12 und des Zahnkranzes 18 nachteilig beeinflusst.
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7 zeigt die schwimmende Abstandshalteranordnung 52 in zusammengebautem Zustand in größerem Detail. Bei jedem der Abstandshaltersektoren 56 (einer dargestellt) wird die Sektorschulter 82 vom Inneren des Abstandshalterrings 54 aus in den entsprechenden Sektorschlitz 58 eingeführt. Die Sektorschulter 82 verläuft durch den inneren parallelen Schlitzwandabschnitt 72, den sich verjüngenden Schlitzabschnitt 70 und den äußeren parallelen Schlitzwandabschnitt 68, bis die Seitenflächen der Sektorbasis 80 mit den Oberflächen des sich verjüngenden Schlitzabschnitts 70 in Eingriff stehen. Die Sektorschulter 82 erstreckt sich vom Sektorschlitz 58 radial nach außen über die Abstandshalterring-Außenfläche 64 hinaus. Die Sektorschulter 82 hat eine ausreichende radiale Höhe, um die radiale Spannweite des Spalts zwischen der Abstandshalterring-Außenfläche 64 und der Planeteninnenfläche 28 zu überqueren und in der Planetennut 50 angeordnet zu sein.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die Sektorinnenfläche 84 radial nach außen von der Abstandshalterring-Innenfläche 66 und in der Nähe des Übergangs zwischen dem sich verjüngenden Schlitzabschnitt 70 und dem inneren parallelen Schlitzwandabschnitt 72 angeordnet und definiert somit den Halteringkanal 62 am Sektorschlitz 58. Die Halteringe 60 können Standard-Sicherungsringe mit einem Halteringaußendurchmesser sein, der größer ist als der Abstandshalterring-Innendurchmesser an der Abstandshalterring-Innenfläche 66 und größer sein kann als der Ringkanalinnendurchmesser des Halteringkanals 62. Wenn die Abstandshaltersektoren 56 in den Sektorschlitzen 58 angeordnet sind, werden die Halteringe 60 durch Presspassung an der Abstandshalterring-Innenfläche 66 vorbei in den Halteringkanal 62 eingesetzt. Nachdem sie die Abstandshalterring-Innenfläche 66 passiert haben, dehnen sich die Halteringe 60 in den Halteringkanal 62 aus, um die Sektorbasis 80 in den sich verjüngenden Schlitzabschnitt 70 einzuklemmen und die Abstandshaltersektoren 56 in den Sektorschlitzen 58 zu sichern.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die schwimmende Abstandshalteranordnung 52 wird zusammen mit dem Planetenrad 14 bei der Montage des Planetenradsatzes 10 zusammengebaut. Die Montage kann damit beginnen, dass die schwimmende Abstandshalteranordnung 52 in der Planetenbohrung 30 des Planetenrads 14 installiert wird. Der Abstandsalterring 54 kann in die Planetenbohrung 30 gleiten, bis die Sektorschlitze 58 axial mit der Planetennut 50 ausgerichtet sind. Wenn der Abstandshalterring 54 mit der Planetennut 50 ausgerichtet ist, können die Sektorschultern 82 der Abstandshaltersektoren 56 durch die Sektorschlitze 58 und in die Planetennut 50 eingeführt werden. Die Installation der schwimmenden Abstandshalteranordnung 52 wird durch Presspassung eines oder mehrerer Halteringe 60 in den Halteringkanal 62 abgeschlossen, wo sie sich ausdehnen, um die sich verjüngenden Sektorbasen 80 in Kontakt mit den entsprechenden sich verjüngenden Schlitzabschnitten 70 zu zwingen und die Abstandshaltersektoren 56 in den Sektorschlitzen 58 zu sichern, wobei sich die Sektorschultern 82 in die Planetennut 50 erstrecken, um im Wesentlichen eine axiale Bewegung der schwimmenden Abstandshalteranordnung 52 innerhalb der Planetenbohrung 30 zu verhindern.
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Die Montage des Planetenrads 14 am Planetenträger 16 kann fortgesetzt werden, indem der zweite Innenring 38 und die zweiten Lagerrollen 44 auf die Stiftaußenfläche 26 des Trägerstifts 20 geschoben werden. Der zweite Innenring 38 gleitet auf den Trägerstift 20, bis er an der Trägerstiftschulter 40 anliegt. Wenn der zweite Innenring 38 auf dem Trägerstift 20 sitzt, können der Trägerstift 20, der zweite Innenring 38 und die zweiten Lagerrollen 44 in ein Ende der Planetenbohrung 30 eingeführt werden, bis die zweiten Lagerrollen 44 in die entsprechende Rolleneingriffsfläche 74 des Abstandshalterrings 54 eingreifen. Die Montage des Planetenrads 14 und der Rollenlager 22, 24 wird abgeschlossen, indem der erste Innenring 32 und die ersten Lagerrollen 36 auf die Stiftaußenfläche 26 und in das dem zweiten Rollenlager 24 gegenüberliegende Ende der Planetenbohrung 30 geschoben werden, bis der erste Innenring 32 an dem zweiten Innenring 38 anliegt. Wenn der Trägerstift 20 und die Rollenlager 22, 24 in der Planetenbohrung 30 installiert sind, kann das freie Ende des Trägerstifts 20 in den Planetenträger 16 eingeführt und an diesem befestigt werden, wobei die Innenringe 32, 38 zwischen dem Planetenträger 16 und der Trägerstiftschulter 40 zusammengedrückt werden.
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Mit dieser Anordnung kann die schwimmende Abstandshalteranordnung 52 die axiale Bewegung des Planetenrads 14 innerhalb akzeptabler Grenzen einschränken, so dass das Ineinandergreifen der Zähne des Planetenrads 14 mit den Zähnen des Sonnenrads 12 und des Zahnkranzes 18 und die Funktion des Planetenradsatzes 10 nicht beeinträchtigt wird. Durch die Konstruktion der schwimmenden Abstandshalteranordnung 52, die es den Abstandshaltersektoren 56 ermöglicht, sich radial in den Sektorschlitzen 58 zu bewegen, wenn sie nicht durch die Halteringe 60 eingeschränkt sind, kann der Abstandshalterring 54 in die Planetenbohrung 30 eingeführt werden und die Abstandshaltersektoren 56 können dann radial in die Planetennut 50 erweitert werden, um eine Passung zwischen dem Planetenrad 14 und den Rollenlagern 22, 24 zu schaffen, die die gleiche Passung sein sollte, die vom Lagerhersteller zwischen einem Außenring und den Lagerrollen 36, 44 verwendet wird, wenn der Außenring verwendet wird. Die Konstruktion erleichtert auch die Demontage und den Austausch der schwimmenden Abstandshalteranordnung 52 durch Lösen der Halteringe 60, um ein radiales Herausziehen der Abstandshaltersektoren 56 aus der Planetennut 50 und den Abstandshalterschlitzen 58 zu ermöglichen.
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Wenn sich das Planetenrad 14 axial bewegt, greifen die Sektorschultern 82 der Abstandshaltersektoren 56 in die Innenflächen der Planetennut 50 ein, um die axiale Bewegung des Planetenrads 14 relativ zur schwimmenden Abstandshalteranordnung 52 zu begrenzen. Wenn die Abstandshaltersektoren 56 im Abstandshalterring 54 durch den Eingriff der Sektorbasis 80 mit dem sich verjüngenden Schlitzabschnitt 70 gesichert sind, bewegen sich das Planetenrad 14 und die schwimmende Abstandshalteranordnung 52 zusammen, wenn sich das Planetenrad 14 weiter in axialer Richtung bewegt, bis eine der Rolleneingriffsflächen 74 mit der Fläche der entsprechenden Lagerrollen 36, 44 in Eingriff kommt. Die axiale Bewegung der Lagerrollen 36, 44 wird dann durch ihren Eingriff in den entsprechenden Innenringkanal 34, 42 begrenzt, was letztlich die axiale Bewegung des Planetenrads 14 und der schwimmenden Abstandshalteranordnung 52 begrenzt.
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Die hierin dargestellte und beschriebene Anordnung der Elemente, einschließlich der axialen und radialen Abstände, ermöglicht eine schwimmende Bewegung der schwimmenden Abstandshalteranordnung 52, die eine axiale und radiale Bewegung und ein Kippen der schwimmenden Abstandshalteranordnung 52 relativ zu dem Planetenrad 14 und dem Trägerstift 20 einschließt, während der Planetenradsatz 10 die Drehzahl- und Drehmomentübertragung zwischen den verbundenen Eingangs- und Ausgangswellen bereitstellt. Die axialen und radialen Abstände und die Profile der Rolleneingriffsringe 74 sind so gewählt, dass unabhängig davon, wie stark sich die schwimmende Abstandshalteranordnung 52 axial und radial bewegt und kippt, der Kontakt zwischen den Rolleneingriffsflächen 74 des Abstandshalterrings 54 und den Flächen der Lagerrollen 36, 44 innerhalb der Spezifikationen für Außenringe für die Rollenlager 22, 24 des Lagerherstellers gehalten wird. Im Gegensatz zu früheren Konstruktionen von Planetenrädern mit Planetenrippen bietet die Konstruktion gemäß der vorliegenden Offenbarung, bei der die schwimmende Abstandshalteranordnung 52 in die Planetennut 50 integriert ist, Kosteneinsparungen, da sie mit herkömmlichen Werkzeugmaschinen einfacher herzustellen ist, während die Planetenbohrung 30 des Planetenrads 14 als Außenringe für die Rollenlager 22, 24 dienen kann. Ähnliche Vorteile lassen sich durch den Einsatz der schwimmenden Abstandshalteranordnung 52 bei anderen Arten von Zahnrädern und Zahnradsystemen erzielen, bei denen die Zahnräder an Wellen montiert und von Rollenlagern getragen werden.
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Der vorstehende Text enthält zwar eine ausführliche Beschreibung zahlreicher verschiedener Ausführungsformen, doch ist zu beachten, dass der rechtliche Schutzumfang durch den Wortlaut der Ansprüche, die am Ende dieses Patents aufgeführt sind, definiert ist. Die ausführliche Beschreibung ist nur als beispielhaft zu verstehen und beschreibt nicht jede mögliche Ausführungsform, da die Beschreibung jeder möglichen Ausführungsform unpraktisch, wenn nicht gar unmöglich wäre. Zahlreiche alternative Ausführungsformen könnten implementiert werden, unter Verwendung von entweder aktueller Technik oder nach dem Einreichungstag dieses Patents entwickelter Technik, die dennoch in den Umfang der den Schutzumfang definierenden Ansprüche fallen würden.
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Es sollte auch verstanden werden, dass, sofern ein Begriff hierin nicht ausdrücklich definiert wurde, keine Absicht besteht, die Bedeutung dieses Begriffs, weder ausdrücklich noch implizit, über seine einfache oder gewöhnliche Bedeutung hinaus einzuschränken, und ein solcher Begriff sollte nicht so interpretiert werden, dass sein Umfang aufgrund einer Aussage in irgendeinem Abschnitt dieses Patents (mit Ausnahme des Wortlauts der Ansprüche) eingeschränkt ist. Soweit hierin auf einen in den Ansprüchen am Ende dieses Patents angegebenen Begriff Bezug genommen wird, und zwar in einer Weise, die mit einer einzigen Bedeutung übereinstimmt, geschieht dies nur aus Gründen der Klarheit, um den Leser nicht zu verwirren, und es ist nicht beabsichtigt, einen solchen Anspruchsbegriff implizit oder anderweitig auf diese einzige Bedeutung zu beschränken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2006/0293142 A1 [0003]
