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QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil des Einreichungsdatums der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 61/883,325, eingereicht am 27. September 2013, die hierin unter Bezugnahme für alle Zwecke aufgenommen ist, als wäre sie vollständig hierin aufgeführt.
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HINTERGRUND
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Diese Anmeldung betrifft Planetenradträgeranordnungen, bei welchen wenigstens eines der Bauteile aus einem Pulvermetallmaterial hergestellt ist, und zugehörige Verfahren zur Herstellung derartiger Anordnungen. Insbesondere betrifft diese Anmeldung Verbesserungen dergestalt, dass ein Ring, wie z.B. ein Scheibenverriegelungsring, mit der Nabe des Trägers verbunden ist.
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Planetenradträgeranordnungen werden üblicherweise in automatischen Getrieben zur Erzeugung verschiedener Übersetzungsverhältnisse während des Fahrens eines Autos verwendet. Derartige Anordnungen schließen oftmals verschiedene Zahnräder (z.B. ein Sonnenrad, ein Planetenrad und ein Ringrad) ein, die selektiv miteinander in Eingriff gebracht werden können, um die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse zu erzeugen.
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In derartigen Anordnungen wird oftmals ein Scheibenverriegelungsring an die Nabe des Trägers gekoppelt, um andere Bauteile zwischen dem Ring und einer axialen Seite des Trägers zu halten. Beispielsweise könnte eine Platte zur Positionierung der Planetenscheibenträgeranordnung relativ zum Rest der Getriebeanordnung und den Lagern zwischen dem Träger und dem Ring gehalten werden. In noch weiteren Anordnungen könnten Kupplungspakete in diesem Raum zwischen dem Ring und dem Träger gehalten werden.
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Die 1A, 1B, 2A und 2B stellen einen Ring 10 und Träger 12 nach bisherigem Stand der Technik aus einem Pulvermetall dar, die verbunden werden können, um einen derartigen Zweck zu erreichen. In den 1A und 1B ist der Ring 10 im Allgemeinen ringförmig und weist eine Reihe von radial nach innen gerichteten Vorsprüngen 14 oder Zähnen mit Aussparungen 16 dazwischen auf. Jeder der Vorsprünge 14 weist einen Kamm 18 an einem unteren axialen Ende der radial nach innen gerichteten Oberfläche des Vorsprungs 14 auf. In den 2A und 2B weist der Träger 12 nach bisherigem Stand der Technik eine sich axial erstreckende Nabe 20 mit einem verzahnten axialen Ende auf, bei welchem sich unterschiedliche Vorsprünge 22 axial nach oben von dem axialen Ende der Nabe 20 erstrecken, so dass dazwischen Aussparungen 24 sind. Die Vorsprünge 22 weisen jeweils Abschnitte einer umlaufenden Nut 26 auf, die auf einer radial nach innen gerichteten Oberfläche der Vorsprünge 22 gebildet sind.
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Wenn der Ring 10 über die Nabe 20 des Trägers 12 aufgenommen wird, greifen die sich radial erstreckenden Vorsprünge 14 und Aussparungen 16 des Rings 10 jeweils mit den Aussparungen 24 und den sich axial erstreckenden Vorsprüngen 22 des Trägers 12 ineinander. Sobald die Vorsprünge und Aussparungen ineinander verschachtelt sind, wird anschließend ein umlaufender Kanal von den Kämmen 18 auf dem Ring 10 und den unterschiedlichen Abschnitten der umlaufenden Nut 26 auf dem Träger 12 erzeugt. Um den Ring 10 auf dem Träger 12 axial zu beschränken oder zu fixieren, wird ein Sicherungsring (nicht dargestellt) in diesen umlaufenden Kanal eingefügt. Wenn der Sicherungsring in Position ist, verhindern die Abschnitte einer umlaufenden Nut 26 eine axiale Bewegung des Sicherungsrings und der Ring 10 kann nicht ohne Weiteres von dem Träger 12 entfernt werden, da die Kämme 18 auf dem Ring 10 den Sicherungsring nicht passieren können.
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Leider hat die Erfahrung gezeigt, dass diese Planetenradträgeranordnung nach bisherigem Stand der Technik baulich nicht so robust wie gewünscht ist.
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Als anfängliche Besorgnis sind die Flanken der Vorsprünge 22 des Trägers 12 besonders hohen Belastungen ausgesetzt und neigen zu Brüchen oder Schäden. Wenn der Träger 12 aus einem Pulvermetall hergestellt ist, kann der Träger 12 mit Kupfer infiltriert werden, um diese verzahnten Abschnitte weiter zu verstärken. Eine derartige Kupferinfiltration tritt ein, wenn der Träger 12 zu der in den 2A und 2B dargestellten Position umgekehrt angeordnet ist (d.h. mit dem verzahnten Abschnitt nach unten). In dieser Position gelingt es dem Kupfer jedoch oftmals nicht, bis ganz nach unten zu den verzahnten Vorsprüngen vorzudringen, die nun am unteren Ende des Trägers 12 positioniert sind. Wenn die Kupferinfiltration inkonsistent oder unvollständig ist, verbleibt der verzahnte Bereich baulich schwach und die Abschnitte der umlaufenden Nut 26 tendieren immer noch besonders dazu, zu brechen.
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Daher besteht der Bedarf nach einer Planetenradträgeranordnung aus Pulvermetallmaterialien, wobei ein Scheibenverriegelungsring an der Nabe des Trägers auf eine Art befestigbar ist, die weniger anfällig für Brüche ist und höheren Belastungen standhalten kann.
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KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine verbesserte Planetenradträgeranordnung ist offenbart, die einen Träger und einen Ring einschließt. Der Träger weist eine Nabe auf, die sich in axialer Richtung erstreckt. Die Nabe weist eine Mehrzahl von Keilverzahnungen auf einer radial nach außen gerichteten Oberfläche der Nabe auf, die sich in axialer Richtung erstrecken, und die Nabe weist ferner einen ersten Satz von Nutabschnitten auf der radial nach außen gerichteten Oberfläche auf, wobei sich der erste Satz von Nutabschnitten umlaufend um die Nabe und durch die Mehrzahl von Keilverzahnungen erstreckt. Ein Ring, wie z.B. ein Scheibenverriegelungsring, ist um die Nabe des Trägers herum angeordnet. Der Ring weist auch eine Mehrzahl von Keilverzahnungen auf einer radial nach innen gerichteten Oberfläche des Rings auf. Die Mehrzahl von Keilverzahnungen des Rings ist in dem ersten Satz von Nutabschnitten durch axiales Verschachteln der Mehrzahl von Keilverzahnungen des Trägers und des Rings ineinander aufgenommen und anschließend wird der Ringum einen Winkel relativ zum Träger gedreht. Durch Verdrehen der Keilverzahnungen des Rings in die umlaufenden Nutabschnitte des Trägers kann der Ring relativ zum Träger axial beschränkt oder fixiert werden. Wenigstens einer von dem Träger und dem Scheibenverriegelungsring ist ein Pulvermetallbauteil, was bedeutet, dass sie aus einem verdichteten und gesinterten Pulvermetall gebildet sind.
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Die Anordnung kann ferner eine Klemme einschließen, die zwischen dem Ring und dem Träger angeordnet ist und eine weitere Drehbewegung des Rings relativ zum Träger um einen Winkel verhindert, so dass der Ring hinsichtlich einer Drehbewegung beschränkt ist und dadurch verhindert wird, dass eine andere Winkelposition eingenommen wird, in welcher der Ring axial von dem Träger zurückgezogen werden kann. In einem Beispiel kann die Klemme eine ringförmige Scheibe sein, die eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Stiften aufweist, wobei die Stifte in wenigstens einigen der Mehrzahl von Keilverzahnungen des Trägers zwischen dem Träger und dem Ring aufgenommen sind, um eine Drehbewegung des Scheibenverriegelungsrings relativ zum Träger um einen Winkel zu verhindern. Des Weiteren kann der Träger ferner einen zweiten Satz von Nutabschnitten auf der radial nach außen gerichteten Oberfläche der Nabe des Trägers einschließen, in welcher sich der zweite Satz von Nutabschnitten umlaufend um die Nabe und durch die Mehrzahl von Keilverzahnungen an einer anderen axialen Position erstreckt als der erste Satz von Nutabschnitten, und die Stifte der Klemme können verformbar sein und können Vorsprünge aufweisen, die in diesem zweiten Satz von Nutabschnitten aufgenommen sind, um die Klemme axial relativ zum Träger in Position zu halten. In anderen Ausbildungen kann es eine Mehrzahl von Klemmen geben, die so geformt sind, dass sie zwischen dem Scheibenverriegelungsring und dem Träger in den Keilverzahnungen des Trägers einrasten und eine axiale Position des Trägers relativ zum Scheibenverriegelungsring beibehalten.
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Die Geometrie der Keilverzahnungen kann dazu verwendet werden, die Montage zu erleichtern oder die Bauteile zu beschränken oder zu fixieren. Beispielsweise kann ein zurückgesetzter Abschnitt der Keilverzahnungen des Trägers eine erste winkelige Erstreckung aufweisen und ein vorspringender Abschnitt der Keilverzahnungen des Rings kann eine zweite winkelige Erstreckung aufweisen, wobei die erste winkelige Erstreckung größer als die zweite winkelige Erstreckung ist. Der zurückgesetzte Abschnitt der Keilverzahnungen des Trägers könnte auch eine dritte winkelige Erstreckung einschließen, wobei die erste winkelige Erstreckung und die dritte winkelige Erstreckung auf unterschiedlichen axialen Seiten des ersten Satzes von Nutabschnitten sind. In diesem Fall kann die erste winkelige Erstreckung größer sein als die dritte winkelige Erstreckung, und die zweite winkelige Erstreckung kann zwischen der ersten winkeligen Erstreckung und der dritten winkeligen Erstreckung bemessen sein. Dies kann ein Aufschieben des Rings auf die Nabe ermöglichen, wobei ein effektives „aufsetzen“ erreicht ist, (wodurch ein weiteres axiales Einsetzen über der Nabe verhindert wird), wenn der Ring die axiale Position des ersten Satzes von Nutabschnitten erreicht.
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Der hierin offenbarte Ring und Träger der Planetenradträgeranordnung werden vorteilhafterweise so ausgestaltet, dass sie unter Verwendung von Pulvermetallverfahren gebildet werden. Es wird jedoch auch in Erwägung gezogen, dass ein Bauteil oder mehrere Bauteile unter Verwendung von anderen Herstellungsverfahren (z.B. Gießen) hergestellt werden könnten, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Wie zuvor erwähnt, wird in Erwägung gezogen, dass der Träger mit Kupfer infiltriert sein kann (obwohl es in manchen Fällen auch sein kann, dass der Träger nicht mit Kupfer infiltriert ist).
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Ein zugehöriges Verfahren zur Herstellung einer Planetenradträgeranordnung ist auch offenbart. Dieses Verfahren beinhaltet das Platzieren eines Rings um die Nabe des Trägers, um die jeweiligen Keilverzahnungen ineinander greifen zu lassen. Dann wird der Ring relativ zur Nabe des Trägers gedreht, so dass die Keilverzahnungen des Rings (und insbesondere der vorspringende Abschnitt der Keilverzahnungen) in einen Satz von Nutabschnitten einrücken, die sich umlaufend um die Nabe des Trägers erstrecken, um den Ring relativ zum Träger axial zu beschränken. An diesem Punkt kann eine, ein Verdrehen verhindernde Klemme zwischen dem Träger und dem Ring eingefügt werden, um eine weitere Drehung des Rings um einen Winkel relativ zum Träger zu verhindern, wodurch eine axiale Trennung des Rings und Trägers verhindert wird.
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Diese Planetenradträgeranordnung bietet einige Vorteile gegenüber der in den 1A, 1B, 2A und 2B dargestellten Ausgestaltung nach bisherigem Stand der Technik. Unter anderem beträgt die Spitzenspannung auf der neu offenbarten Anordnung ungefähr die Hälfte der Spitzenspannung wie bei der Ausgestaltung nach bisherigem Stand der Technik für ähnlich bemessene Teile. Ferner verteilt der Verzahnungs-Eingriff des Rings und des Trägers die Spannungen besser als die alte Befestigungsart mit Sicherungsring. Da die Spitzenspannung in der neuen Anordnung stark verringert ist, müssen die Materialien nicht so fest sein. Dementsprechend kann eine Infiltration nun gänzlich vermieden werden, wo in der Vergangenheit eine Kupferinfiltration für einige Anwendungen notwendig gewesen sein könnte, bei welchen die Bauteile aus Pulvermetall hergestellt waren, um eine größere Festigkeit zu erzielen und somit Brüche zu vermeiden (oder um eine ausreichende Sicherheitsspanne für die Festigkeit bereitzustellen, um Brüche zu vermeiden). Dies bedeutet, dass die Probleme in Zusammenhang mit dem Erreichen einer vollständigen und konsistenten Infiltration der verzahnten Abschnitte bei früheren Ausgestaltungen hinfällig sind.
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Diese und noch weitere Vorteile der Erfindung sind aus der detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich. Es folgt lediglich eine Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Um den vollständigen Umfang der Erfindung zu beurteilen, sollten die Ansprüche betrachtet werden, da diese bevorzugten Ausführungsformen nicht dazu gedacht sind, die einzigen Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der Ansprüche zu sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist eine perspektivische Ansicht eines Rings nach bisherigem Stand der Technik und 1B ist eine detaillierte Querschnittsansicht durch den Ring nach bisherigem Stand der Technik gemäß 1A.
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2A ist eine perspektivische Ansicht eines Trägers nach bisherigem Stand der Technik und 2B ist eine detaillierte Querschnittsansicht durch den Träger nach bisherigem Stand der Technik.
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3 ist eine Explosionsansicht einer Planetenradträgeranordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei die Planetenradträgeranordnung einen Träger, einen Ring und eine Klemme einschließt.
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4 ist eine Querschnittsansicht durch die Planetenradträgeranordnung, die aus den Teilen der Explosionsdarstellung von 3 hergestellt ist, nachdem sie montiert wurden.
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5 ist eine perspektivische Querschnittsansicht einer Hälfte des Rings aus der Planetenradträgeranordnung von 3 und 4.
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6 ist eine perspektivische Querschnittsansicht einer Hälfte des Trägers aus der Planetenradträgeranordnung von 3 und 4 (es ist zu beachten, dass, als Variante, ein zweiter Satz von Nutabschnitten nicht in dieser detaillierten Ansicht dargestellt ist, die in 3 und 4 vorhanden sind).
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7A ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Trägers gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei der Träger unterschiedlich geformte Keilverzahnungen auf einer Nabe aufweist, bevor eine umlaufende Nut maschinell in die Nabe gearbeitet wird, und 7B ist eine perspektivische Ansicht des Trägers von 7A, nachdem die umlaufende Nut in die Nabe gearbeitet wurde.
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8 zeigt einen ersten Montageschritt, bei welchem der Ring auf die Nabe des Trägers eingesetzt wird, wobei die entsprechenden Keilverzahnungen davon ineinander greifen.
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9 zeigt einen zweiten Montageschritt, bei welchem der Ring auf der Nabe des Trägers bis zu dem Punkt aufgenommen wurde, an welchem die Keilverzahnungen des Rings mit den umlaufenden Nutabschnitten in der Nabe fluchten.
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10 ist eine Draufsicht des Rings und des Trägers, wenn die Keilverzahnungen des Rings und die Keilverzahnungen des Trägers ineinander greifen (d.h. wenn der Ring an der in 8 und 9 dargestellten Winkel-Position ist).
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11 ist eine Draufsicht des Rings und des Trägers, nachdem der Ring relativ zum Träger winkelig gedreht wurde, um den vorspringenden Abschnitt der Keilverzahnungen im Ring in den umlaufenden Nutabschnitten der Nabe des Trägers zu platzieren.
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12 ist eine seitliche Querschnittsansicht durch den Ring und die Nabe des Trägers nach Drehung des Rings, wie in 11 dargestellt, um den Eingriff der Keilverzahnungen des Rings mit den umlaufenden Nutabschnitten des Trägers zu zeigen und um zu zeigen, wie an dieser Winkel-Position der Ring daran gehemmt wird, sich axial relativ zum Träger zu bewegen.
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13 ist eine perspektivische Ansicht der Planetenradträgeranordnung, wobei sich der Ring und der Träger in einer Position befinden, die der in den 11 und 12 dargestellten ähnelt (d.h. in welcher der Ring in die umlaufenden Nutabschnitte gedreht wurde), in welcher der Ring semi-transparent ist.
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14 ist eine perspektivische Ansicht der Planetenradträgeranordnung, bei welcher die eine Verdrehung verhindernde Klemme zwischen dem Ring und dem Träger eingefügt ist, um die Drehung des Rings relativ zum Träger um einen Winkel zu hemmen.
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15 ist eine perspektivische Ansicht einer Planetenradträgeranordnung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, bei welcher eine alternative Klemme zwischen dem Ring und dem Träger eingefügt ist, um eine Drehung des Rings relativ zum Träger zu hemmen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf 3 und 4 wird nun eine Planetenradanordnung 100 gezeigt, die einen Träger 102, einen Scheibenverriegelungsring 104 und eine, eine Verdrehung verhindernde Klemme 106 einschließt. Der Träger 102 und/oder der Scheibenverriegelungsring 104 können aus Pulvermetallmaterialien unter Verwendung von herkömmlichen Pulvermetallurgieverfahren, wie z.B. Pulververdichten, Sintern, usw., hergestellt werden. Da ein Fachmann auf diesem Gebiet diese Art der Herstellung dieser Bauteile kennt, sowie die Varianten, die bei ihrer Herstellung vorgenommen werden können (wie z.B. Schmieden, Aufkohlen, usw.), wird ihre Herstellung nicht sehr ausführlich beschrieben.
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Unter besonderer Bezugnahme auf 5 wird nun der Ring 104 abgesehen von der Anordnung 100 gezeigt. In 5 ist nur die Hälfte des Rings 104 gezeigt, um den Querschnitt des Rings 104 besser darzustellen. In der Anordnung 100 ist der Ring 104 jedoch sogar ein vollständiger ringförmiger Ring, der sich um ganze 360 Grad erstreckt. Der Ring 104 schließt einen ringförmigen Gehäuseabschnitt 108 ein, der eine radial nach innen gerichtete Oberfläche 110 aufweist. Auf dieser radial nach innen gerichteten Oberfläche 110 befindet sich eine Mehrzahl von Keilverzahnungen 112, die sich in axialer Richtung erstrecken. Aus Gründen der Genauigkeit bei der Beschreibung ist anzumerken, dass diese Keilverzahnungen 112 abwechselnde vorspringende Abschnitte 114 und zurückgesetzte Abschnitte 116 aufweisen. Die vorspringenden Abschnitte 114 der Keilverzahnungen 112 weisen alle eine Erstreckung über einen Winkelbereich auf (d.h. eine Länge über einen Winkelbereich zwischen den beiden angrenzenden ausgesparten Abschnitten) und treten in einem regelmäßigen, sich wiederholenden Muster mit den zurückgesetzten Abschnitten 116 auf.
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Was nun 6 betrifft, ist ein Träger 102 abgesehen von der Anordnung 100 ohne den Ring 104 und die, eine Verdrehung verhindernde Klemme 106 dargestellt. Der Träger 102 schließt eine Nabe 118 ein, die sich in axialer Richtung des Trägers 102 erstreckt. An einer radial nach außen gerichteten Oberfläche 120 der Nabe 118 ist eine Mehrzahl von Keilverzahnungen 122 gebildet, die sich entlang der axialen Richtung erstrecken. Wiederum aus Gründen der Genauigkeit der Beschreibung ist anzumerken, dass diese Keilverzahnungen 122 zurückgesetzte Abschnitte 124 und vorspringende Abschnitte 126 aufweisen.
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Zusätzlich dazu ist ein erster Satz von Nutabschnitten 128 in der radial nach außen gerichteten Oberfläche 120 der Nabe 118 gebildet. Dieser erste Satz von Nutabschnitten 128 erstreckt sich umlaufend um die Nabe 118 und durch die vorspringenden Abschnitte 126 der Mehrzahl von Keilverzahnungen 122. Tatsächlich sind diese Nutabschnitte 128 herausausgeschnittene Aussparungen in den vorspringenden Abschnitten 126 der Keilverzahnungen 122 und die ausgesparte Oberfläche kann kontinuierlich zwischen den zurückgesetzten Abschnitten 124 der Keilverzahnungen 122 und Nutabschnitten 128 ausgeführt sein. Da der Träger 102 unter Verwendung von Pulvermetallverfahren hergestellt wird, bei welchen Werkzeuganordnungen nicht immer ohne Weiteres die Bildung einer ringförmigen Hinterschneidung dieser Art erlauben (obwohl es bei manchen möglich ist oder sein kann), kann dieser erste Satz von Nutabschnitten 128 auch maschinell in die Nabe 118, z.B. unter Verwendung einer Drehmaschine, eingearbeitet werden. Es wird jedoch in Erwägung gezogen, dass die Hinterschneidung der Nutabschnitte 128 auf andere Arten gebildet werden kann.
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Unter besonderer Bezugnahme auf 3 und 4 kann es auch einen zweiten Satz von Nutabschnitten 130 geben, die auf einer anderen axialen Höhe gebildet sind als der erste Satz von Nutabschnitten 128 gemäß einer Variante. In der dargestellten Form ist der erste Satz von Nutabschnitten 128 näher am axialen Ende der Nabe 118 gebildet, während der zweite Satz von Nutabschnitten 130 näher an der Position gebildet ist, an welcher die Nabe 118 an dem Rest des Trägers 102 befestigt ist. Dieser zweite Satz von Nutabschnitten 130 ist lediglich in einigen Ausführungsformen zu finden und kann, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, dazu verwendet werden, Abschnitte bestimmter Arten von Klemmen 106 aufzunehmen, um dabei zu helfen, die Klemmen 106 in Position zu halten. Es kann jedoch sein, dass andere Arten von Klemmen diese Nutabschnitte 130 nicht verwenden, und in solchen Fällen gäbe es keinen Grund, den zweiten Satz von Nutabschnitten 130 einzuschließen. Wie bei dem ersten Satz von Nutabschnitten 128 kann der zweite Satz von Nutabschnitten 130 maschinell in das Pulvermetallbauteil eingearbeitet werden, könnte der zweite Satz von Nutabschnitten in dem Bauteil während der Verdichtung gebildet oder in dem Pulvermetallbauteil auf andere Arten gebildet werden.
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Unter jetziger Bezugnahme auf 7A und 7B sind eine alternative Längsnuten- und Nutanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Bei dieser Anordnung und wie in 7A dargestellt, weist der Träger 202 anfänglich eine radial nach außen gerichtete Oberfläche 220 an einer Nabe 218 auf, auf welcher sich axial erstreckende Keilverzahnungen 222 gebildet sind, die zurückgesetzte Abschnitte 224 und vorspringende Abschnitte 226 einschließen. In dieser dargestellten Ausführungsform weisen die zurückgesetzten Abschnitte 224 jedoch einen breiteren Abschnitt 224a nahe dem oberen axialen Ende der Nabe 218 und einen schmaleren Abschnitt 224b an dem Ende auf, das näher an dem unteren axialen Ende ist, an welchem die Nabe 218 mit dem Träger 202 verbunden ist. Ein konischer Abschnitt 224c ist zwischen den beiden anderen Abschnitten positioniert. Diese Aussparungsgeometrie (bei welcher sich die Aussparung in Richtung eines axialen Endes des Bauteils erstreckt) kann ohne Weiteres unter Verwendung von Pulvermetallverfahren gebildet werden, da die Verjüngung nach außen die axiale Entnahme des Verdichtungswerkzeugs ermöglicht.
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Wie in 7B dargestellt, kann ein erster Satz von Nutabschnitten 228 maschinell in den konischen Abschnitt 224c aus 7A eingearbeitet (oder anderweitig gebildet) sein, so dass sich die Nutabschnitte 228 umlaufend um die Nabe 218 erstrecken. Im Gegensatz zur in 3 und 4 dargestellten Ausführungsform bedeutet das, dass der breitere Abschnitt 224a des ausgesparten Abschnitts 224 eine größere Erstreckung über einen Winkelbereich aufweist als der schmalere Abschnitt 224b des zurückgesetzten Abschnitts 224 der Keilverzahnungen 222. Es ist zu berücksichtigen, dass die Erstreckung über einen Winkelbereich des vorspringenden Abschnitts 114 des Rings 104 so bemessen sein kann, dass sie zwischen diesen beiden Erstreckungen über einen Winkelbereich ist, so dass der vorspringende Abschnitt 114 in den zurückgesetzten Abschnitt 224 bis zu den Nutabschnitten 228 eingreifen kann, jedoch nicht weiter (d.h. der vorspringende Abschnitt des Rings kann in den breiteren Abschnitt 224a und den Bereich des Abschnitts 224c eingreifen, kann jedoch nicht in den schmaleren Abschnitt 224b eingreifen, so dass der Ring relativ zum Nutabschnitt axial befestigt ist, sobald der Ring auf dem schmaleren Abschnitt 224b „aufsetzt“).
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Unter Bezugnahme auf 8 bis 13 wird nun das Verfahren zur Montage des Rings 104 an dem Träger 102 ausführlicher dargestellt. Zunächst werden der Ring 104 und der Träger 102 axial ausgerichtet und der Ring 104 wird um die Nabe 118 des Trägers 102 herum platziert oder darauf aufgeschoben, wie zunächst in 8 und nach weiterem Aufschieben in 9 dargestellt. Während dieses Schritts werden die vorspringenden Abschnitte 114 des Rings 104 in den zurückgesetzten Abschnitten 124 des Trägers 102 aufgenommen oder geschachtelt, und die vorspringenden Abschnitte 126 des Trägers 102 werden in den zurückgesetzten Abschnitten 116 des Rings 104 aufgenommen oder geschachtelt. Obwohl dies in 8 und 9 zu sehen ist, ist die Ausrichtung am deutlichsten in der Draufsicht von 10 dargestellt. Dieses axiale Aufschieben wird solange durchgeführt, bis die vorspringenden Abschnitte 114 der Keilverzahnungen 112 des Rings 104 axial mit den Nutabschnitten 128 an dem Träger 102 fluchten. Wenn die Keilverzahnungen des Trägers eine Form wie die in 7B gebildete Form aufweisen, dann können die vorspringenden Abschnitte des Rings während des Aufschiebens “aufsetzen“, so dass sie nicht weiter axial über die Nabe eingesetzt werden können, sobald sie in Kontakt mit dem schmaleren Abschnitt des zurückgesetzten Abschnitts des Trägers kommen, wie zuvor erwähnt.
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In jedem Fall wird anschließend, sobald die vorspringenden Abschnitte 114 der Keilverzahnungen 112 des Rings 104 axial mit den Nutabschnitten 128 an dem Träger 102 fluchten (d.h. sobald sie in derselben axialen Position oder Höhe sind), der Ring 104 relativ zum Träger 102 gedreht, um die vorspringenden Abschnitte 114 des Rings 104 um einen Winkel in die Nutabschnitte 128 des Trägers 102 zu drehen. Nach dem Drehen oder Rotieren ist die Position des Rings 104 auf dem Träger 102 am besten aus der Draufsicht von 11, der Seitenansicht von 12 und der perspektivischen Ansicht von 13 ersichtlich. An dieser Winkel-Position sind die vorspringenden Abschnitte 114 des Rings 102 in den Nutabschnitten 128 der Nabe 118 zwischen den oberen und unteren Segmenten der vorspringenden Abschnitte 126 der Keilverzahnungen 122 des Trägers 102 axial gehalten. Wie am besten aus 12 ersichtlich ist, bedeutet dies, dass sich der Ring 104 aufgrund des Eingriffs der vorspringenden Abschnitte 126 der Keilverzahnungen 122 des Trägers 102 mit den vorspringenden Abschnitten 114 der Keilverzahnungen 112 des Rings 104 nicht axial bewegen kann.
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Wenn jedoch der Ring 104 dazu fähig wäre, sich relativ zum Träger 102 um einen Winkel zu drehen, dann wäre es möglich, dass der Ring 104 axial in Bezug auf den Träger 102 nach einer anschließenden relativen Drehung um einen Winkel entfernt wird. Um den Ring 104 in Winkel-Position zu halten, ist die, eine Verdrehung verhindernde Klemme 106 (oder sind mehrere Klemmen) zwischen dem Ring 104 und dem Träger 102 angeordnet, um eine Rotationsbewegung des Rings 104 relativ zum Träger 102 zu verhindern oder zu hemmen.
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Wie am besten in den 3, 4 und 14 dargestellt ist, kann eine Klemme 106 in diesen Raum zwischen dem Ring 104 und dem Träger 102 axial eingesetzt werden, um den Ring 104 und den Träger 102 zu fixieren. In der in diesen Figuren dargestellten Form ist die Klemme 106 eine ringförmige Scheibe 130, die eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Stiften 132 aufweist. Die Stifte 132 sind in den zurückgesetzten Abschnitten 124 der Keilverzahnungen 122 des Trägers 102 und in den zurückgesetzten Abschnitten 116 der Keilverzahnungen 112 des Rings 104 zwischen dem Träger 102 und dem Ring 102 aufgenommen, um eine Drehbewegung des Rings 104 relativ zum Träger 102 um einen Winkel zu hemmen.
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In einer Form, die am besten in 14 dargestellt ist, können die Stifte 132 verformbar sein und Vorsprünge 134 aufweisen. Bei anfänglichem Einsetzen in den Raum zwischen dem Träger 102 und dem Ring 104 können sich die Stifte 132 und ihre Vorsprünge 134 nach innen biegen. Bei Fluchtung mit dem zweiten Satz von Nutabschnitten 130 auf der radial nach außen gerichteten Oberfläche 120 der Nabe 118 des Trägers 102 springen anschließend die Stifte 132 zurück in ihre ursprüngliche Position und die Vorsprünge 134 werden in dem zweiten Satz von Nutabschnitten 130 aufgenommen, um die Klemme 106 axial in Position zu halten und ein unbeabsichtigtes Zurückziehen davon zu verhindern.
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Es wird in Erwägung gezogen, dass eine Klemme dieser Art aus einem Baustahlblech geformt (beispielsweise gestanzt) werden könnte. Andere Material könnten jedoch auch verwendet werden, um die Klemme 106 zu bilden, und es wir in Erwägung gezogen, dass diese Materialien Metall oder Kunststoff sein könnten.
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In noch einer weiteren Ausführungsform und wie in 15 dargestellt, könnten mehrere Klemmen 206 verwendet werden, um die Drehung des Rings 104 relativ zum Träger 102 um einen Winkel zu hemmen oder zu verhindern. Wie in 16 dargestellt, kann eine Klemme 206 mit einem unteren J-Haken-Abschnitt 236 und einem oberen Anschlagsabschnitt 238 in den Raum zwischen dem Ring 104 und dem Träger 102 verkeilt werden, und insbesondere zwischen den zurückgesetzten Abschnitten 124 der Keilverzahnungen 122 an dem Träger 102 und den zurückgesetzten Abschnitten 116 der Keilverzahnungen 112 des Rings 104. Während des Schritts des Einsetzens der Klemme 206 kann sich der J-Haken-Abschnitt 236 während des Einführens biegen und anschließend in Form zurückrasten, so dass die Klemme 206 in Position gehalten wird, so dass der obere Anschlagsabschnitt 238 locker auf der Oberseite des Rings 104 aufliegt und der J-Haken-Abschnitt 236 locker auf der Unterseite des Rings 104 aufliegt. Wenn der Ring 104 versuchen würde, sich relativ zum Träger 102 zu drehen, dann würde sich der vorspringende Abschnitt 114 des Rings 104 mit einer Seite der Klemme 206 verhaken, und die gegenüberliegende Seite der Klemme 206 würde in den vorspringenden Abschnitt 126 des Trägers 102 getrieben werden. Dies würde verhindern, dass der Ring 104 zurück in eine Position gedreht wird, in welcher er von dem Träger 102 axial getrennt werden könnte.
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Obwohl vorspringende Abschnitte eines Rings so dargestellt sind, dass sie in umlaufende Nutabschnitte des Trägers eingreifen, um die Bauteile relativ zueinander axial zurückzuhalten, ist in Erwägung zu ziehen, dass die Ausbildungen umgekehrt werden könnten. Beispielsweise könnte eine umlaufende Nut auf der radial nach innen gerichteten Oberfläche des Rings gebildet sein und diese Nut könnte in radial nach außen gerichtete kerbverzahnte Vorsprünge an der Nabe des Trägers eingreifen.
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Obwohl eine Planetenradträgeranordnung gezeigt ist, wird ferner in Erwägung gezogen, dass diese Struktur in anderen Anordnungen umgesetzt sein könnte, um axiale Verriegelungsfähigkeiten bereitzustellen.
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Eine verbesserte Struktur ist daher zur Montage von einem oder mehreren Pulvermetallbauteilen offenbart. Aufgrund der Verwendung einer Einsetz- und Drehanordnung, werden die aufgebrachten Belastungen gleichmäßiger über die kerbverzahnte Schnittstelle verteilt als bei der alten, zuvor beschriebenen Verbindungsart mit Sicherungsring. Da die Spitzenspannungen geringer sind als bei vergleichbaren Anordnungen, kann ferner das Erfordernis, die Pulvermetallbauteile mit Kupfer zu infiltrieren, um ihre Festigkeit zu verbessern, vermieden werden, da eine Kupferinfiltration bei der verzahnten Geometrie problematisch war. Es wird jedoch weiterhin in Erwägung gezogen, dass das Pulvermetallbauteil oder die Pulvermetallbauteile unter Verwendung von Kupfer oder anderen Materialien infiltriert werden könnten, um die Festigkeit weiter zu verbessern, obwohl das Erfordernis dafür erheblich verringert sein kann.
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Es ist anzuerkennen, dass verschiedene andere Modifikationen und Variationen an den bevorzugten Ausführungsformen innerhalb des Geists und des Umfangs der Erfindung vorgenommen werden können. Deshalb sollte die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt werden. Um den vollständigen Umfang der Erfindung zu ermitteln, sollte auf die nachfolgenden Ansprüche verwiesen werden.
