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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rollenaufbau mit Käfig mit einer großen Belastbarkeit (Tragfähigkeit) innerhalb eines vorgegebenen Raums sowie auf ein Untersetzungsgetriebe, welches einen solchen Rollenaufbau mit Käfig benutzt.
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Ein vollrolliges Rollenlager (full type roller beering) ist als Lager mit einer maximalen Belastbarkeit innerhalb eines begrenzten Raums bekannt. Das vollrollige Rollenlager weist allerdings einen Nachteil bezogen auf dessen Handhabung auf, insbesondere während der Montage und/oder Demontage, und neigt ferner zu einem Problem funktioneller Art, wie beispielsweise dem Schräglaufen der Rollen während des Gebrauchs.
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Zur Lösung dieser Probleme sind bisher verschiedene Rollenaufbauten mit Käfig vorgeschlagen worden. Der bei diesen Vorschlägen verwendete Käfig zum beweglichen Halten mehrerer, in Umfangsrichtung nebeneinander liegender Rollen muss zwei Arten von Aufnahmen aufweisen, um ein Auseinanderlaufen der Rollen nach außen bzw. nach innen zu verhindern.
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Ein Gehäusebeispiel der oben genannten Art ist in den 10A und 10B dargestellt. Der dargestellte und mit der Ziffer 70 gekennzeichnete Käfig ist im Allgemeinen ringförmig und verfügt über eine Breite, die einer Längsrichtung der jeweiligen Rollen 74 entspricht, und bei einem Schnitt entlang dessen Breite weist der Käfig einen im Allgemeinen M-förmigen Querschnitt auf, der durch eine dazwischenliegende, ringförmige Wand 71 mit einem kleineren Durchmesser als dem Teilkreisdurchmesser PCD der Längsachsen der in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Rollen 74 (dieser Teilkreisdurchmesser in der Art einer unterbrochenen Kreislinie verläuft in der gezeigten Art mittig durch die Kugeln), eine erste und zweite ringförmige Wand 72 und 72, eine auf jeder Seite der dazwischenliegenden ringförmigen Wand 71 mit einem größeren Durchmesser als dem Teilkreisdurchmesser, und einem ersten und zweiten ringförmigen, von der angrenzenden äußeren ringförmigen Wand 72 aus radial nach innen gebogenen Kranz 73 und 73 begrenzt ist. Der Käfig 70 weist darin mehrere in dessen Umfangsrichtung in gleichen Abständen zueinander liegende Rollentaschen 75 auf, in denen die jeweiligen Rollen 74 beweglich untergebracht sind, während zwischen den jeweilig benachbarten Taschen 75 ein Steg stehen bleibt.
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Bei diesem dargestellten Käfig 70 dienen die erste und die zweite äußere ringförmige Wand 72 und 72 gemeinsam als eine erste Aufnahme der Rollen 74 zur Vermeidung, dass diese in deren axialer Richtung nach außen auseinander laufen, während die dazwischenliegende ringförmige Wand 71 als eine zweite Aufnahme dient, um ein radiales Auseinanderlaufen der Rollen 74 nach innen zu verhindern. Während jede der im Käfig 70 ausgebildeten Rollentaschen 75 durch einander gegenüberliegende Längskanten und Endkanten begrenzt ist, weist der Käfig 70 mehrere Paare von Anschlagstücken 76 auf, jeweils ein Paar pro Tasche 75, die von der Längskante aus in die jeweilige Tasche 75 hineinragen und einen Zwischenraum freilassen, der kleiner ist als der Außendurchmesser der jeweiligen Rolle 74. Jede der Rollen 74 wird im Allgemeinen in der jeweiligen Tasche von der Innenseite des Käfigs her befestigt, indem die entsprechenden Anschlagstücke 76 elastisch so verformt werden, dass die Rolle 74 zwischen diesen hindurch in die Tasche 75 gelangt.
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Bei zunehmender Zahl der im Käfig 70 in einem vorgegebenen Raum (d. h. der Käfig verfügt über einen vorgegebenen Innen- und Außendurchmesser) unterzubringenden Rollen 74, muss die Breite a des Stegs zwischen den benachbarten Taschen 75, wie in 10B dargestellt, reduziert werden. Eine Verringerung der Stegbreite a bringt nicht nur eine Einschränkung der Bearbeitungsmöglichkeit mit sich, sondern auch eine Verringerung der physikalischen Festigkeit des gesamten Käfigs 70. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, einen Käfig vorzusehen, der sich in seiner Struktur grundsätzlich von der des dargestellten Käfigs 70 unterscheidet.
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Wenn der Rollenaufbau mit Käfig zwischen ein Planetenrad eines Untersetzungsgetriebes und einer Kurbelwelle zwischengeschaltet werden soll, wird auf die gesamte Kranzoberfläche des Rollenkäfigs eine starke Belastung ausgeübt. Verfügen die benachbarten Kurbelzapfen (crank pins) der Kurbelwelle über jeweilige, darauf nebeneinander befestigte Umlaufräder, wurde herausgefunden, dass der Käfigkranz (collars), da die Kurbelzapfen einer exzentrischen Drehung ausgesetzt sind, zu einem Reibungskontakt mit den jeweiligen Endflächen des benachbarten Umlaufrades neigt. Aus diesem Grunde würden die Kranzabschnitte des Käfigs, wenn diese nicht jeweils über eine ausreichende Oberfläche verfügen würden, in die Innenperipherien benachbarter Umlaufräder eingreifen.
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Um die vorgenannten Probleme zu reduzieren, hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung in der offengelegten
japanischen Patentschrift Nr. 2000-179544 einen Rollenaufbau mit Käfig, wie in den
11A und
11B dargestellt, vorgeschlagen. Wie in diesen Figuren dargestellt, beinhaltet der in dieser Patentschrift offenbarte Rollenaufbau einen zweiteiligen Käfig
81, der im Allgemeinen ringförmige Innen- und Außenglieder
83 und
84 sowie mehrere Rollen
82 beinhaltet. Das Außenglied
83 enthält einen Ringkörper
83a mit einem größeren Durchmesser als dem Spitzen- bzw. Teilkreisdurchmesser der jeweiligen Längsachsen der Rollen
82 sowie erste und zweite ringförmige Kränze
83b und
83b, die jeweils an den gegenüberliegenden Enden des Ringkörpers
83a radial nach innen gebogen sind. Das Innenglied
84 ist andererseits im Allgemeinen ringförmig mit einem kleineren Durchmesser als dem Spitzen- bzw. Teilkreisdurchmesser der jeweiligen Längsachsen der Rollen
82. Der Ringkörper
83a des Außenglieds
83 ist mit mehreren in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordneten Taschen
85 ausgebildet, und das Innenglied
84 ist in ähnlicher Weise ausgebildet und weist eine entsprechende Anzahl in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordneter Taschen
86 auf. Jede der Rollen
82 wird durch die Außen- und Innenglieder
83 und
84 beweglich getragen, während sie teilweise in der entsprechenden Tasche
85 und teilweise in der zugehörigen Tasche
86 so aufgenommen ist, dass deren Längsachse in Richtung der Breite des Außen- und Innenglieds
83 und
84 ausgerichtet ist. Alternativ können die Kränze
83b, obwohl sie in einer Ausführungsform integral mit dem Außenglied
83 gebildet sind, im Innenglied
84 ausgebildet sein.
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Die Verwendung des aus Außen- und Innenglied 83 und 84 bestehenden zweiteiligen Käfigs 81 ist insofern vorteilhaft, als das jeweilige Innen- und Außenglied 83 und 84 mit mehreren Stegen 87 und 88 einer kleineren Breite hergestellt und somit eine relativ große Zahl von Rollen 82 innerhalb des durch die Stege begrenzten Raums untergebracht werden kann. Da eines der Glieder, nämlich das Außenglied 83, mit den Kränzen 83b versehen ist, stellt ein Gleitkontakt mit den benachbarten Bauteilen kein Problem dar.
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Es wurde jedoch herausgefunden, dass der in der obengenannten Patentschrift offenbarte Rollenaufbau mit Käfig einen Nachteil bezogen auf dessen Montage aufweist. Beim Zusammenbau des Rollenaufbaus werden zuerst die Rollen 82 an dem die Kränze 83b enthaltenden Außenglied 83 montiert, so dass sie in den zugehörigen Taschen 85 aufgenommen werden. Hiernach wird das keine Kränze aufweisende Glied, d. h. das Innenglied 84, entlang des Inkreises der Rollenanordnung 82 elastisch montiert. (Wenn das Außenglied keine Kränze aufweist, wird alternativ das Außenglied entlang des Umkreises der Rollenanordnung 82 elastisch montiert). Es wurde herausgefunden, dass sich das kranzlose Glied 84 bei dieser elastischen Montage nur geringfügig elastisch verformt und deshalb eine größere Zahl von Verfahrensschritten erforderlich macht. Insbesondere wenn das kranzlose Glied 84 aus einem metallischen Material besteht, würde ein Zusammenbau ohne eine genaue Kontrolle der Maßhaltigkeit kaum möglich sein.
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Angesichts der vorgenannten Ausführungen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Rollenaufbau mit Käfig vorzusehen, der sich problemlos zusammenbauen läßt, eine große Belastbarkeit (Tragfähigkeit) innerhalb eines begrenzten Raums gewährleistet, über ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich Rollenführung, Festigkeit und Genauigkeit verfügt und keine Probleme in Verbindung mit einem Eingreifen in benachbarte Bauteile aufweist, selbst wenn der Rollenaufbau mit Käfig in Gleitkontakt mit solchen benachbarten Bauteilen gebracht wird, sowie ein verbessertes Planetenuntersetzungsgetriebe zur Verwendung eines solchen Rollenaufbaus mit Käfig.
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Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach dem Hauptanspruch sowie nach den unabhängigen Ansprüchen 3 und 5 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt dieser Erfindung sieht einen Rollenaufbau mit Käfig vor, der Außen- und Innenglieder beinhaltet, sowie eine in Umfangsrichtung angeordnete Reihe von Rollen, welche beweglich durch den Käfig gehalten werden, einen geteilten bzw. Teilkreisdurchmesser (pitch circle diameter) bezeichnet und über Inkreis- und Umkreisdurchmesser verfügt. Das Außenglied beinhaltet einen Ringkörper mit einem größeren Durchmesser als der Teilkreisdurchmesser der in Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Rollen, sowie ringförmige Kränze, die jeweils durch Biegen der jeweiligen gegenüberliegenden Endabschnitte des Ringkörpers gebildet werden, so dass diese vom Ringkörper radial nach innen ragen. Andererseits ist das Innenglied ringförmig und verfügt über einen kleineren Durchmesser als der Teilkreisdurchmesser der umlaufenden Rollenanordnung. Die Ringkörper des Außen- und Innengliedes weisen darin in Umfangsrichtung in Abständen zueinander bezeichnete jeweilige Rollen auf, die teilweise innerhalb der entsprechenden Taschen des Ringkörpers des Außengliedes und teilweise innerhalb der entsprechenden Taschen des Innengliedes beweglich gehalten sind. Das bei diesem Rollenaufbau mit Käfig verwendete Innenglied kann in Umfangsrichtung auf einen Durchmesser verformt werden, der kleiner ist als der Inkreisdurchmesser der in Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Rollen.
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Da das Innenglied in Umfangsrichtung auf einen kleineren Durchmesser als den Inkreisdurchmesser der in Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Rollen verformbar ist, wenn während des Zusammenbaus das Innenglied montiert werden soll, nachdem die Rollen in den entsprechenden Taschen des mit Kränzen versehenen Außengliedes untergebracht worden sind, wird erfindungsgemäß das Innenglied in Umfangsrichtung auf einen Durchmesser verformt, der kleiner ist als der Inkreisdurchmesser der umlaufenden Rollenanordnung, so dass das Innenglied radial von der Innenseite der Rollenanordnung montiert werden kann. Hierdurch läßt sich der erfindungsgemäße Rollenaufbau mit Käfig in ausgezeichneter Weise zusammenbauen (weist herausragende Montagefähigkeit auf).
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Da der Käfig aus einer zweiteiligen Bauweise besteht und das Außen- und Innenglied beinhaltet, können die beiden Funktionen, d. h. die Funktion des Verhinderns eines unbeabsichtigten radialen Auseinanderlaufens der Rollen nach außen und die Funktion des Verhinderns eines entsprechenden Auseinanderlaufens der Rollen nach innen, auf das Außen- bzw. Innenglied verteilt werden, wodurch die jeweilige Funktion des Außen- und Innengliedes vereinfacht wird. Aus diesem Grunde kann das Außen- und das Innenglied eine vereinfachte Form aufweisen und auf so einfache Weise hergestellt werden, dass eine Einschränkung der Bearbeitungsmöglichkeit so weit herabgesetzt werden kann, um eine Reduzierung der Stegbreite zwischen den benachbarten Taschen zu ermöglichen. Somit läßt sich die Zahl der Rollen, die innerhalb eines vorgegebenen Raums eingesetzt werden können, erhöhen, um eine größere Tragfähigkeit des Rollenaufbaus zu erreichen.
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Da das Außen- und das Innenglied, wie oben beschrieben, über eine vereinfachte Form verfügen, ist es ferner möglich, die Funktion der Rollenführung bei ausgezeichneter Festigkeit und Genauigkeit zu verbessern. Insbesondere in Fällen, in denen die Festigkeit der Stege, deren erforderliche Breite nur sehr schwer eingehalten werden kann, sich leicht verringert, kann das Innenglied eine größere Blechdicke als das Außenglied aufweisen, wodurch eine relativ große Freiheit für optimale Designmöglichkeiten geschaffen wird.
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Da das Außenglied mit den Kränzen versehen ist, kann jeder Kranz eine entsprechend große Oberfläche aufweisen. Selbst wenn der erfindungsgemäße Rollenaufbau auf einer Kurbelwelle oder dergleichen zum Tragen eines Planetenrades befestigt ist und mit benachbarten Bauteilen in Gleitkontakt gebracht wird, gibt es bei dem Käfig des Rollenaufbaus aus diesem Grunde im Wesentlichen keine Probleme des Eingreifens in innere Randflächen der benachbarten Bauteile, wie beispielsweise Planetenrades.
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Nach der vorliegenden Erfindung sieht diese einen Rollenaufbau mit Käfig vor, der dem Rollenaufbau entsprechend dem genannten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ähnlich ist, jedoch mit dem Unterschied, dass das Außen- und Innenglied, bezogen auf das mit Kranz versehene Glied, miteinander vertauscht sind. Das Außenglied ist ringförmig und weist einen größeren Durchmesser als der Teilkreisdurchmesser der umlaufenden Rollenanordnung auf, und das Innenglied beinhaltet einen Ringkörper mit einem kleineren Durchmesser als der Teilkreisdurchmesser der umlaufenden Rollenanordnung, sowie ringförmige Kränze, die jeweils durch Biegen der gegenüberliegenden Endabschnitte des Ringkörpers des Innengliedes so gebildet werden, dass diese radial vom Innenglied nach außen ragen. Das Außenglied kann in Umfangsrichtung zu einem größeren Durchmesser als dem Umkreisdurchmesser der in Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Rollen verformt werden.
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Da das Außenglied, entsprechend dem zweiten erwähnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, in Umfangsrichtung auf einen größeren Durchmesser als den Umkreisdurchmesser der umlaufenden Rollenanordnung verformbar ist, wenn während des Zusammenbaus das Außenglied montiert werden soll, nachdem die Rollen in den entsprechenden Taschen des mit Kränzen versehenen Innengliedes untergebracht worden sind, wird das Außenglied in Umfangsrichtung auf einen Durchmesser verformt, der größer ist als der Umkreisdurchmesser der umlaufenden Rollenanordnung, so dass das Außenglied radial von der Außenseite der umlaufenden Rollenanordnung montiert werden kann. Hierdurch läßt sich der erfindungsgemäße Rollenaufbau mit Käfig in ausgezeichneter Weise zusammenbauen.
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Wie dies auch bei dem genannten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung der Fall ist, kann der Rollenaufbau mit Käfig nicht nur eine große Tragfähigkeit innerhalb des vorgegebenen Raums aufweisen, sondern auch über ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich Rollenführung, Festigkeit und Genauigkeit verfügen, und es bestehen im Wesentlichen keine Probleme in Bezug auf ein Eingreifen (Interferieren), selbst wenn der Rollenaufbau in Gleitkontakt mit benachbarten Bauteilen gebracht wird.
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In der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung kann das Außen- oder Innenglied, je nachdem welches das Glied ohne Kränze ist, einander gegenüberliegende Enden aufweisen. Das Vorhandensein der gegenüberliegenden Enden bei dem Glied ohne Kränze, selbst wenn dieses aus einem metallischen Material besteht, erlaubt es diesem, dass es elastisch auf einen größeren oder kleineren Durchmesser als den Inkreis- oder Umkreisdurchmesser der umlaufenden Rollenanordnung verformbar ist.
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Um eine solche Struktur mit einander gegenüberliegenden Enden einzusetzen, kann das kranzlose Glied mit einem Schlitz ausgebildet sein, der sich in axialer Richtung des Rollenaufbaus erstreckt. Die Bildung des sich in axialer Richtung des Rollenaufbaus erstreckenden Schlitzes im kranzlosen Glied kann es diesem erleichtern, sich elastisch auf einen größeren oder kleineren Durchmesser als den Inkreis- bzw. Umkreisdurchmesser der umlaufenden Rollenanordnung zu verformen.
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Wenn der Schlitz im kranzlosen Glied ausgebildet ist, kann er so geformt sein, dass die sich gegenüberliegenden Enden dieses Gliedes auf den jeweiligen Seiten des Schlitzes in radialer Richtung des Rollenaufbaus ineinander eingreifen können. Dieses Eingreifen kann ausreichend sein, wenn es beim Zusammenbau der äußeren und inneren Aufnahme zur Bildung des gesamten Rollenaufbaus stattfindet, und muss nicht unbedingt stattfinden, wenn sich das kranzlose Glied in ausgebautem Zustand außerhalb des Rollenaufbaus befindet. Dieses Eingreifen kann auch in einem solchen ausgebauten Zustand oder einem natürlichen Zustand vorkommen, oder es kann zu einem solchen Eingreifen kommen, wenn sich die gegenüberliegenden Enden des kranzlosen Gliedes in radialer Richtung zueinander verschieben, selbst wenn die gegenüberliegenden Enden eines solchen Gliedes im ausgebauten bzw. isolierten Zustand radial nicht in Eingriff stehen.
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Wenn der Schlitz im kranzlosen Glied so ausgebildet ist, dass die gegenüberliegenden Enden dieses Gliedes in radialer Richtung des Rollenaufbaus, wie vorhergehend beschrieben, ineinander eingreifen können, kann dieses Eingreifen stattfinden, wenn infolge einer radialen Krafteinwirkung auf einige der Rollen, die an einen Abschnitt des kranzlosen Gliedes angrenzen, in welchem der Schlitz ausgebildet ist, eine Kraft auf dieses Glied so einwirkt, dass dieses zu einem größeren oder kleineren Durchmesser als dem Inkreis- oder Umkreisdurchmesser der umlaufenden Rollenanordnung verformt wird. Aus diesem Grunde kann die Steifigkeit des gegenüberliegenden Endes des kranzlosen Gliedes, nämlich des sich von der radialen Krafteinwirkung entfernt befindenden Endes, der Belastung einen Widerstand entgegensetzen, so dass sich das kranzlose Glied nicht einfach auf einen kleineren oder größeren Durchmesser als den Inkreis- bzw. Umkreisdurchmesser der umlaufenden Rollenanordnung verformen läßt. Auf diese Weise wird ein mögliches Herausfallen einiger Rollen verhindert, was andernfalls bei einer solchen Verformung des kranzlosen Gliedes vorkommen würde. Dies hat zur Folge, dass die Funktion des Verhinderns eines Auseinanderlaufens der Rollen aus ihrer richtigen Position weiter verstärkt werden kann.
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Der erfindungsgemäße Nadelrollenaufbau mit Käfig kann zwischen einem Rad eines Untersetzungsgetriebes und einer das Planetenrad tragenden Kurbelwelle angeordnet sein.
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Die vorliegende Erfindung sieht ferner ein Untersetzungsgetriebe vor, bestehend aus einem Sonnenrad (sun gear) mit Außen- und Innengewinde, einem koaxial zum Sonnenrad drehbar angeordneten Träger, einer durch den Träger drehbar gehaltenen Kurbelwelle mit mehreren benachbarten Kurbelzapfen sowie aus mehreren Umlaufgetrieben, die durch entsprechende Rollenaufbauten mit Käfig drehbar auf den jeweiligen Zapfen der Kurbelwelle befestigt sind und mit dem Sonnenrad in Eingriff stehen. Bei diesem Untersetzungsgetriebe wird der erfindungsgemäß gebaute Rollenaufbau mit Käfig für jeden Rollenaufbau verwendet. Mit anderen Worten enthält jeder in diesem Untersetzungsgetriebe verwendete Rollenaufbau einen Käfig mit einem Außen- und einem Innenglied sowie in Umfangsrichtung angeordnete Rollen, die vom Käfig beweglich gehalten werden, während sie teilweise in den entsprechenden Taschen des Innengliedes und teilweise in den entsprechenden Taschen des Außengliedes untergebracht sind. Die Rollen beschreiben einen Teilkreisdurchmesser mit einem Inkreis- und Umkreisdurchmesser und können eine Rollbewegung zwischen dem entsprechenden Planetengetriebe und dem entsprechenden Zapfen der Kurbelwelle ausführen. Die Außen- und Innenglieder weisen jeweils einen ringförmigen Körper mit einem größeren bzw. kleineren Durchmesser als dem Teilkreisdurchmesser der umlaufenden Rollenanordnung auf. Außerdem weist das Außenglied ringförmige Kränze an jedem seiner gegenüberliegenden Endabschnitte auf, der durch Umbiegen dieser Endabschnitte vorn ringförmigen Körper aus radial nach innen ragt, während das Innenglied zu einem kleineren Durchmesser als dem Inkreisdurchmesser der umlaufenden Rollenanordnung verformt werden kann. Alternativ verfügt das Innenglied über ringförmige Kränze, die jeweils durch Umbiegen der gegenüberliegenden Endabschnitte des ringförmigen Körpers des Innengliedes gebildet werden, so dass diese sich vom Innenglied radial nach außen erstrecken, während das Außenglied zu einem größeren Durchmesser als dem Umkreisdurchmesser der umlaufenden Rollenanordnung verformt werden kann.
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Wie einem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist, muss bei einem Untersetzungsgetriebe, dessen Planetenräder auf der Kurbelwelle befestigt sind, jeder zwischen den Planetenrädern und den Zapfen der Kurbelwelle angeordnete Rollenaufbau mit Käfig jedes mögliche Eingreifen in innere Randflächen benachbarter Planetenräder vermeiden.
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Diese Funktion, d. h. das Vermeiden jedes möglichen Eingreifens, kann durch die Kränze des mit Kranz ausgeführten Gliedes des Käfigs ausgeführt werden. Da für das Tragen des Planetenrades eine relativ große Tragfähigkeit erforderlich ist und der Raum zur Unterbringung einer dafür vorgesehenen Tragevorrichtung begrenzt ist, kann ferner bei diesem Untersetzungsgetriebe die Verwendung des Käfigs in zweiteiliger Bauform mit dem Außen- und Innenglied ausgezeichnete Eigenschaften bezogen auf Rollenführung, Festigkeit und Genauigkeit aufweisen und eine Erhöhung der Anzahl der Rollen innerhalb des begrenzten Raums zulassen und/oder eine Vergrößerung des Durchmessers der einzelnen Rollen ermöglichen, während der Rollenaufbau stets über eine relativ hohe Tragfähigkeit verfügt.
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Die vorliegende Erfindung wird nunmehr anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Diese Ausführungsformen und Zeichnungen dienen allerdings nur dem Zweck der Darstellung und Erläuterung und sind keineswegs als einschränkend in Bezug auf den Umfang der vorliegenden Erfindung zu sehen, vielmehr enthalten die nachstehenden Ausführungsformen und Zeichnungen weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung. In den beigefügten Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile in verschiedenen Ansichten, in denen
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1A einen Längsschnitt eines Rollenaufbaus mit Käfig einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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1B ist eine endseitige Seitenansicht des in 1A dargestellten Rollenaufbaus mit Käfig;
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2 ist ein Querschnitt des in 1A dargestellten Rollenaufbaus mit Käfig;
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3 ist ein Teil eines Längsschnitts des Rollenaufbaus, bei welchem nur eine der Längshälften in vergrößertem Maßstab dargestellt ist;
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4 ist eine Seitenansicht des Rollenaufbaus mit Käfig nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ist ein Ausschnitt in vergrößertem Maßstab des in 4 dargestellten Rollenaufbaus mit Käfig;
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6A bis 6C zeigen Ausschnitte in vergrößertem Maßstab des Rollenaufbaus mit unterschiedlichen Ausführungen (Modifikationen) des darin jeweils verwendeten Schlitzes;
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7A ist ein Längsschnitt des Rollenaufbaus mit Käfig einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7B ist eine endseitige Seitenansicht des in 7A dargestellten Rollenaufbaus;
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7C ist ein Ausschnitt eines Längsschnitts einer veränderten Form des in 7A dargestellten Rollenaufbaus;
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8 ist eine schematische Darstellung eines Untersetzungsgetriebes unter Verwendung des in 7A dargestellten Rollenaufbaus mit Käfig;
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9 ist ein Ausschnitt aus einer Längsansicht – mit einem herausgeschnittenen Abschnitt – des in dem in 8 dargestellten Untersetzungsgetriebe verwendeten erfindungsgemäßen Rollenaufbaus;
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10A ist ein Ausschnitt aus einer perspektivischen Ansicht einer im herkömmlichen Rollenaufbau verwendeten Rollenaufnahme;
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10B ist ein Ausschnitt eines Querschnitts des herkömmlichen Rollenaufbaus und zeigt die Details der darin verwendeten Rollenaufnahme;
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11A ist ein Ausschnitt einer Längsansicht eines anderen Rollenaufbaus nach dem Stand der Technik; und
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11B ist ein Ausschnitt eines Querschnitts des in 11A dargestellten Teils des Rollenaufbaus mit Käfig.
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Es wird nun mit Bezug auf die 1A und 1B, 2 und 3 ein Rollenaufbau mit Käfig nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der in diesen Figuren dargestellte Rollenaufbau beinhaltet einen Käfig 1 mit im Allgemeinen ringförmigen äußeren und inneren Aufnahmen 3 und 4 sowie mehrere Rollen 3, die jeweils teilweise durch die äußere Aufnahme 3 und teilweise durch die innere Aufnahme 4 in der nachfolgend beschriebenen Weise beweglich gehalten werden. Die äußere Aufnahme 3 weist einen ringförmigen Körper 3a mit einem größeren Durchmesser (entweder Innen- oder Außendurchmesser) als der Teilkreisdurchmesser (pitch circle diameter) PCD einer in Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Rollen 2 auf und verfügt ferner über einen ersten und einen zweiten Kranz (collar) 3b, die durch Biegen der gegenüberliegenden Endabschnitte des ringförmigen Körpers 3a so gebildet werden, dass diese vom ringförmigen Körper radial nach innen ragen. Andererseits weist die innere Aufnahme 4 einen Durchmesser (Innen- bzw. Außendurchmesser) auf, der kleiner ist als der Teilkreisdurchmesser der in Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Rollen 2. Der ringförmige Körper 3a und die innere Aufnahme 4 sind in zylindrischer Form ausgebildet. Mehrere, im Allgemeinen rechteckige Taschen 5 sind im ringförmigen Körper 3a der äußeren Aufnahme 3 in Umfangsrichtung in gleichen Abständen zueinander ausgebildet, so dass Stege 7 zwischen den jeweilig benachbarten Taschen 5 stehen bleiben, während ähnlich rechteckige Taschen 6 der gleichen Anzahl wie die Taschen 5, und somit der Rollenanzahl ensprechend, in der inneren Aufnahme 4 in ähnlicher Weise in Umfangsrichtung in gleichen Abständen zueinander ausgebildet sind, so dass Stege 8 zwischen den benachbarten Taschen 6 stehen bleiben. Jede der Rollen 2 wird durch die äußere und innere Aufnahme 3 und 4 getragen, während diese teilweise in der entsprechenden Tasche 5 und teilweise in der zugehörigen Tasche 6 beweglich gehalten werden.
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Bei der äußeren Aufnahme 3 handelt es sich um ein Glied mit Kranz, dessen Bauweise am besten in 2 dargestellt ist. Jede der darin ausgebildeten Taschen 5 verfügt über eine Breite m, gemessen in tangentialer Richtung zu einer inneren Umfangsfläche des ringförmigen Körpers 3a, die geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser Da der Rollen 2, so dass die entsprechenden Rollen 2 in zusammengebautem Zustand des Rollenaufbaus nicht radial nach außen durch die entsprechenden Taschen 5 auseinander laufen. Auf ähnliche Weise ist die innere Aufnahme 4, bei der es sich um ein kranzloses Glied handelt, so gebaut, dass die darin ausgebildeten Taschen 6 eine Breite n aufweisen, die geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser Da der Rollen 2, so dass in zusammengebautem Zustand die jeweiligen Rollen 2 durch die entsprechenden Taschen 5 nicht radial nach innen auseinander laufen können.
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Die innere Aufnahme 4 kann in Umfangsrichtung auf einen kleineren Durchmesser verformt werden als den Inkreisdurchmesser Di der in Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Rollen. Bei der am besten in 1B dargestellten Ausführungsform weist die innere Aufnahme 4 die Form eines gespaltenen Rings auf, der an einer Stelle in Umfangsrichtung mit einem Schlitz 9 versehen ist, der sich in axialer Richtung des Käfigs 1 quer durch die innere Aufnahme 4 erstreckt und somit gegenüberliegende Enden in der Aufnahme 4 entstehen läßt. Die Stelle, an der der Schlitz 9 in der inneren Aufnahme 4 ausgebildet ist, kann bei einem der Stege 8 liegen oder nach einer der Taschen 6 ausgerichtet sein. Wenn sich die innere Aufnahme 4 in einem elastisch wiederhergestellten Zustand befindet, kann diese entweder ausreichend groß sein, um federnd gegen umlaufende Innenkanten der entsprechenden Kränze 3b der äußeren Aufnahme 3 gedrängt werden zu können oder um einen Spalt zwischen der inneren Aufnahme 4 und der äußeren Aufnahme 3 zu bilden.
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Entsprechend der vorhergehend mit Bezug auf die 1 bis 3 beschriebenen Bauform kann der Rollenaufbau mit Käfig zusammengebaut werden, indem zuerst die Rollen 2 auf der äußeren Aufnahme 3, d. h. einem mit Kränzen versehenen Glied, befestigt werden, wobei die Rollen 2 teilweise in den entsprechenden Taschen 5 aufgenommen werden, und dann die innere Aufnahme 4 der Rollenanordnung hinzugefügt wird. Wird die innere Aufnahme 4 auf diese Weise befestigt, so verformt sich diese in Umfangsrichtung nach innen auf einen kleineren Durchmesser als den Inkreisdurchmesser der in Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Rollen 2, so dass sich die innere Aufnahme 4, nachdem sie in den Innenkreis der Rollen 2 eingefügt worden ist, durch ihre eigene Federkraft in Umfangsrichtung nach außen ausdehnen kann. Dies wird durch das Vorhandensein des Schlitzes 9 ermöglicht, wodurch die innere Aufnahme 4 auf einen kleineren Durchmesser als den Inkreisdurchmesser der in Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Rollen 2 elastisch verformt werden kann. Somit läßt sich der Rollenaufbau mit Käfig entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform in ausgezeichneter Weise zusammenbauen.
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Da während der Verwendung des Rollenaufbaus der Käfig aus einer zweiteiligen Bauweise mit separaten äußeren und inneren Aufnahmen 3 und 4 besteht und das Verhindern eines Auseinanderlaufens der Rollen 2 aus den Taschen 5 und 6 heraus durch die äußere und innere Aufnahme 3 und 4 funktionsmäßig geteilt wird, läßt sich der Rollenaufbau mit Käfig auf einfache Weise ohne Einschränkungen der Bearbeitungsmöglichkeiten herstellen. Deshalb kann die innerhalb eines begrenzten Raums verwendete Zahl der Rollen 2 so erhöht werden, dass der Rollenaufbau über eine höhere Tragfähigkeit verfügt. Der Rollenaufbau kann ferner eine verbesserte Rollenführungsfunktion aufweisen und dabei über eine hohe Festigkeit und Genauigkeit verfügen. Darüber hinaus bewirkt das Vorsehen der Kränze 3b in der äußeren Aufnahme 3, dass ein mögliches Eingreifen in innere Randflächen benachbarter Bauteile verhindert wird, selbst wenn der Käfig 1 mit solchen Bauteilen in Gleitkontakt gebracht wird.
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Die 4 und 5 beziehen sich auf den Rollenaufbau mit Käfig nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 4 eine Seitenansicht und 5 einen Ausschnitt des Rollenaufbaus in vergrößertem Maßstab darstellt. Der Rollenaufbau mit Käfig nach dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform ist im Wesentlichen ähnlich wie die vorhergehend beschriebene Ausführungsform, mit dem Unterschied, dass der Schlitz 9 zwischen den gegenüberliegenden Enden 4a und 4b der inneren Aufnahme 4 unterschiedlich geformt ist. Die gegenüberliegenden Enden 4a und 4b an den jeweiligen Seiten des Schlitzes 9 sind so konzipiert, dass diese in radialer Richtung der inneren Aufnahme 4 ineinander eingreifen können. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die gegenüberliegenden Enden 4a und 4b so gebildet bzw. geformt, dass sie im Allgemeinen eine V-förmige, in Umfangsrichtung nach außen ragende Ausbuchtung beziehungsweise eine dieser Ausbuchtung entsprechende V-förmige, in Umfangsrichtung nach innen ragende Einbuchtung aufweisen, so dass ein schmaler Spalt zwischen beiden Enden entsteht.
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Besondere Formen dieser Ausbuchtungen und Einbuchtungen müssen nicht auf die hier dargestellten beschränkt sein. Die Form sollte jedoch so gewählt werden, dass die gegenüberliegenden Enden 4a und 4b ineinander eingreifen können, so dass eines dieser Enden 4a bzw. 4b in radialer Richtung des Rollenaufbaus aus dem anderen Ende 4a bzw. 4b nicht ausgekuppelt wird. Es ist insbesondere zu beachten, dass im Normalzustand, in welchem die Rollen 2 in der entsprechend der Bauweise vorgesehenen richtigen Position gehalten werden, eine Fläche der V-förmigen Ausbuchtung und eine Fläche der V-förmigen Einbuchtung der gegenüberliegenden Enden 4a und 4b, wie in 5 dargestellt, einen leichten Abstand zueinander mit einem Spalt dazwischen aufweisen, allerdings miteinander in Berührung kommen, wenn eines der gegenüberliegenden Enden 4a und 4b bezogen auf das andere Ende in radialer Richtung des Rollenaufbaus verschoben wird. Es kann ausreichend sein, wenn ein Eingreifen zwischen der Ausbuchtung und der Einbuchtung dann stattfindet, wenn die innere und die äußere Aufnahme 3 und 4 zur Montage des Rollenlagers zusammengesetzt werden. Im natürlichen, laut Herstellung vorgesehenen Zustand der inneren Aufnahme 4, das heißt, in einem Zustand, in welchem die innere Aufnahme 4 nicht mit Hilfe ihrer eigenen Federkraft verformt wird, besteht zwischen der Ausbuchtungsfläche und der entsprechenden Einbuchtungsfläche in Umlaufrichtung ein Abstand und diese beiden Flächen stehen nicht in Eingriff miteinander.
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Werden die gegenüberliegenden Enden 4a und 4b der inneren Aufnahme 4 so ausgebildet, dass diese, wie oben beschrieben, ineinander eingreifen können, bieten sie den folgenden Vorteil.
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Angenommen, eine Last F wirkt in radialer Richtung nach innen auf den Rollenaufbau ein und bringt die innere Aufnahme 4 dazu, sich radial nach innen zu verformen, hat die Verwendung eines geraden Schlitzes 9, wie in der Ausführungsform mit Bezug auf die 1 bis 3 dargestellt und beschrieben, in einigen Fällen zur Folge, dass einer der gegenüberliegenden Endabschnitte der inneren Aufnahme 4 so weit radial nach innen verformt wird, dass einige der Rollen 2 auseinander laufen. Um diese Möglichkeit zu vermeiden, muss die in der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform verwendete innere Aufnahme 4 über eine ausreichende Steifigkeit verfügen.
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Bei der in den 4 und 5 dargestellten zweiten Ausführungsform, in welcher der Schlitz 9 so geformt und ausgebildet ist, dass die gegenüberliegenden Enden 4a und 4b der inneren Aufnahme 4 in radialer Richtung des Rollenaufbaus ineinander eingreifen können, können die gegenüberliegenden Enden 4a und 4b an der jeweiligen Seite des Schlitzes 9 ineinander eingreifen, falls eines dieser Enden bezogen auf das andere Ende radial verformt wird. Die Steifigkeit des einen Endes 4b, welches von dem Ende 4a entfernt liegt, auf welches die Last F radial nach innen einwirkt, kann der Last F einen Widerstand entgegensetzen, wodurch sich die innere Aufnahme 4 nur schwer radial nach innen verformen läßt. Selbst wenn eine ähnliche Last Fb auf ein solches Ende 4b der inneren Aufnahme 4 oder in dessen Umgebung einwirkt, wird eine radiale Verformung der inneren Aufnahme 4 nach innen aus einem ähnlichen Grund kaum stattfinden. Selbst wenn die innere Aufnahme 4 als Ganzes nicht mit der nötigen Steifigkeit konzipiert wird, kann angesichts dessen entsprechend der zweiten Ausführungsform ein Auseinanderlaufen einiger Rollen 2, was bei einer radialen Verformung der inneren Aufnahme 4 die Folge wäre, wirksam vermieden werden. Somit wird die Funktion des Verhinderns eines Auseinanderlaufens der Rollen 2 aus den entsprechenden Taschen noch weiter verstärkt.
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Weitere strukturelle Merkmale und Vorteile des Rollenlagers mit Käfig nach der zweiten Ausführungsform, zusätzlich zu den oben beschriebenen, sind denen ähnlich, die mit Bezug auf die 1 bis 3 dargestellt und beschrieben worden sind, und werden der Kürze wegen hier nicht detailliert erläutert.
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Wie vorhergehend erwähnt, müssen spezielle Formen der Ausbuchtungen und Einbuchtungen des Schlitzes 9 nicht auf die hier dargestellten beschränkt sein, sondern es können beliebige Formen verwendet werden, sofern die innere Aufnahme 4 radial nach innen verformbar ist. Einige Beispiele hierfür sind in den 6A bis 6C dargestellt.
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Bei dem in 6A dargestellten Beispiel sind die gegenüberliegenden Enden 4a und 4b der inneren Aufnahme 4 jeweils mit mehreren in Umfangsrichtung nach außen ragenden Ausbuchtungen ausgebildet, die in Richtung der Breite der inneren Aufnahme 4 parallel zueinander stehen, sowie mit entsprechenden, in Umfangsrichtung nach innen ragenden Einbuchtungen, die in Richtung der Breite der inneren Aufnahme 4 parallel zueinander stehen und sich in der Form mit den Ausbuchtungen ergänzen. Im natürlichen Zustand der inneren Aufnahme 4 bilden die parallelen Ausbuchtungen und Einbuchtungen in ähnlicher Weise einen Spalt zwischen einander, wie er in 5 dargestellt wird.
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Bei dem in 6B dargestellten Beispiel sind die gegenüberliegenden Enden 4a und 4b der inneren Aufnahme 4 jeweils als eine im Allgemeinen rechteckige, in Umfangsrichtung nach außen ragende Ausbuchtung 4aa und als eine entsprechend rechteckige, in Umfangsrichtung nach innen ragende und die Form der Ausbuchtung ergänzende Einbuchtung 4ba geformt. Die Seitenflächen der rechteckigen Ausbuchtung 4aa, die sich in radialer Richtung gegenüber liegen, können mit ähnlich gegenüberliegenden Seitenflächen der rechteckigen Einbuchtung 4ba in Berührung gehalten werden. Mit anderen Worten können im Normalzustand der inneren Aufnahme 4 die gegenüberliegenden Enden 4a und 4b in radialer Richtung des Rollenaufbaus in einem eingerasteten Zustand gehalten werden, während zwischen den beiden Enden in Umfangsrichtung ein Spalt bestehen bleibt.
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Bei dem in 6C dargestellten Beispiel wird für die gegenüberliegenden Enden 4a bzw. 4b, anstelle der rechteckigen Ausbuchtung 4aa und der Einbuchtung 4ba aus dem Beispiel der 6B, eine im Allgemeinen gerundete oder halbkreisförmige Ausbuchtung 4ab und eine ähnlich gerundete oder halbkreisförmige Einbuchtung 4bb verwendet.
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Die 7A und 7B stellen eine dritte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Der in den 7A und 7B dargestellte Rollenaufbau mit Käfig ist im Wesentlichen ähnlich gebaut wie der in den 1 bis 3 gezeigte Rollenaufbau, mit dem Unterschied, dass die äußere und innere Aufnahme 3 und 4 in ihrer Bauweise vertauscht sind.
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Mit Bezug auf die 7A und 7B verfügt die äußere Aufnahme 3A über einen zylindrischen Aufbau mit einem größeren Durchmesser (entweder innen oder außen) als dem Teilkreisdurchmesser PCD der in Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Rollen 2, wohingegen die innere Aufnahme 4A einen ringförmigen Körper 4Aa mit einem kleineren Durchmesser (entweder innen oder außen) als dem Teilkreisdurchmesser PCD aufweist und ferner über einen ersten und zweiten ringförmigen Kranz 4Ab verfügt, der jeweils durch Biegen der gegenüberliegenden Endabschnitte des ringförmigen Körpers 4Aa gebildet wird und von diesem radial nach außen ragt. In der äußeren Aufnahme 3A sind in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander im Allgemeinen rechteckige Taschen 5A so ausgebildet, dass zwischen den benachbarten Taschen 5A jeweils Stege 8A stehen bleiben, während ähnlich geformte rechteckige Taschen 6A im ringförmigen Körper 4Aa der inneren Aufnahme 4 in ähnlicher Weise in Umfangsrichtung in gleichen Abständen zueinander gebildet werden, so dass Stege zwischen den benachbarten Taschen 6A stehen bleiben. Jede der Rollen 2 wird durch die äußere und innere Aufnahme 3A und 4A getragen, während sie teilweise in der entsprechenden Tasche 5A und teilweise in der zugehörigen Tasche 6A aufgenommen wird.
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Die äußere Aufnahme 3A, bei der es sich um ein kranzloses Glied handelt, kann in Umfangsrichtung auf einen größeren Durchmesser nach außen verformt werden als den Umkreisdurchmesser Do der im Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Rollen 2. Zu diesem Zweck weist selbst in dieser Ausführungsform die äußere Aufnahme 3A die Form eines gespaltenen Rings auf und enthält darin einen einzigen Schlitz 9A quer durch die äußere Aufnahme 3A in axialer Richtung des Käfigs 1, wodurch in der äußeren Aufnahme 3A gegenüberliegende Enden gebildet werden. Die Stelle, an der in der äußeren Aufnahme 3A der Schlitz 9A gebildet wird, kann bei einem der Stege 8A liegen oder auf eine der Taschen 6A ausgerichtet sein. Wenn sich diese äußere Aufnahme 3A in einem elastisch wiederhergestellten Zustand befindet, kann diese ausreichend groß sein, um federnd gegen innere Randkanten der jeweiligen Kränze 4Ab der inneren Aufnahme 4A gedrängt werden zu können.
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Entsprechend der mit Bezug auf die 7A bis 7C beschriebenen Ausführungsform kann der Rollenaufbau mit Käfig zusammengebaut werden, indem zuerst die Rollen 2 auf der inneren Aufnahme 4A, d. h. einem mit Kränzen versehenen Glied, befestigt werden, wobei die Rollen 2 teilweise in den entsprechenden Taschen 6A aufgenommen werden, und dann die äußere Aufnahme 3A über der in Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Rollen befestigt wird, wobei in den entsprechenden Taschen 5A eine unterschiedliche Anzahl von Rollen aufgenommen wird. Wird die äußere Aufnahme 3A auf diese Weise befestigt, so verformt sich diese gegen ihre eigene Federkraft in Umfangsrichtung nach außen auf einen größeren Durchmesser als den Umkreisdurchmesser der in Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Rollen 2, so dass sich die äußere Aufnahme 3A, nachdem sie über der in Umfangsrichtung angeordneten Reihe der Rollen 2 befestigt worden ist, durch ihre eigene Federkraft in Umfangsrichtung nach innen auf einen kleineren Durchmesser als den Umkreisdurchmesser Do verformen kann. Dies wird durch das Vorhandensein des Schlitzes 9A ermöglicht, wodurch die äußere Aufnahme 3A auf die oben beschriebene Weise elastisch verformbar ist. Somit läßt sich das Rollenlager mit Käfig entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform in ausgezeichneter Weise zusammenbauen.
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Selbst bei dem Rollenlager nach der dritten Ausführungsform kann eine relativ hohe Tragfähigkeit innerhalb eines begrenzten Raums gewährleistet werden und der Rollenaufbau kann ferner eine verbesserte Rollenführung aufweisen und dabei über eine hohe Festigkeit und Genauigkeit verfügen. Darüber hinaus bewirkt das Vorsehen der Kränze 4Ab in der inneren Aufnahme 4A, dass ein mögliches Eingreifen in innere Randflächen benachbarter Bauteile verhindert wird, selbst wenn der Käfig 1A mit solchen Bauteilen in Gleitkontakt gebracht wird.
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Es ist allerdings bei der Ausarbeitung der mit Bezug auf die 7A und 7B dargestellten und beschriebenen Ausführungsform zu beachten, dass die äußere Aufnahme 3A, gemessen in axialer Richtung des Rollenaufbaus, eine Breite bzw. eine Länge aufweist, die geringfügig kleiner ist als die Breite der inneren Aufnahme 41. Dies hat den folgenden Grund.
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Wenn die gespaltene Ringform mit dem einfachen Schlitz in der äußeren Aufnahme 3A, wie dargestellt und beschrieben, verwendet wird, vergrößert sich der Schlitz 9A unter Einwirkung einer zentrifugalen Kraft während der Verwendung des Rollenaufbaus als Rollenlager in einem solchen Ausmaß, dass ein übermäßiges Lösen der äußeren Aufnahme 3A erfolgt. Sobald dies der Fall ist, kann sich die äußere Aufnahme 3A in axialer Richtung des Rollenaufbaus verschieben und die richtige Position verlassen, in der sie auf die innere Aufnahme 4A ausgerichtet war.
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Soll die Breite der äußeren Aufnahme 3A geringfügig schmaler sein als die der inneren Aufnahme 4A, wird gegebenenfalls eine leichte axiale Verschiebung der äußeren Aufnahme 3A, infolge eines Lösens dieser Aufnahme in der oben beschriebenen Weise, nicht zu einem Überragen einer ihrer Seiten in axialer Richtung über eine Ebene hinaus führen, die durch eine äußere ringförmige Fläche des benachbarten, in einem Stück mit der inneren Aufnahme 4A geformten Kranzes 4Ab gebildet wird, wodurch ein mögliches Eingreifen in benachbarte Bauteile verhindert wird. Wird berücksichtigt, dass die Rollen 2 teilweise innerhalb der jeweiligen Taschen 5A in der äußeren Aufnahme 3A aufgenommen werden, würde die Distanz, über welche die äußere Aufnahme 3A sich bei einem Lösen in axialer Richtung verschieben könnte, höchstens das Zweifache des Taschenspalts δ, das heißt, der Größe eines Spalts zwischen einem Ende der jeweiligen Rolle 2 und dem angrenzenden Ende der entsprechenden Tasche 5A, betragen. Die Breite der äußeren Aufnahme 3A wird also so gewählt, dass beispielsweise unter Berücksichtigung des Taschenspalts δ die folgende Relation gilt: Breite äußere Aufnahme ≤ (Breite innere Aufnahme – 2δ)
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Wie in 7C dargestellt, können die äußeren Randkanten der jeweiligen Kränze 4Ab mit im Allgemeinen L-förmigen Absätzen 41 ausgebildet werden, die sich in axialer Richtung des Rollenaufbaus gegenüberliegen, so dass beim Aufsetzen der äußeren Aufnahme 3A auf die innere Aufnahme 4A die gegenüberliegenden Seitenkanten der äußeren Aufnahme 3A in den jeweiligen Absätzen 41 festgesetzt werden können. Diese Art des Zusammenbaus bewirkt, dass das axiale Verschieben der äußeren Aufnahme 3A bezogen auf die innere Aufnahme 4A weitgehend vermieden bzw. minimiert wird. Es ist zu beachten, dass diese Art der Befestigung des kranzlosen Gliedes auf dem Glied mit Kranz, wie im Wesentlichen in 7C dargestellt, auch dann angewendet werden kann, wenn die äußere Aufnahme als Glied mit Kranz dient, wie dies in der vorhergehend beschriebenen ersten Ausführungsform der Fall ist.
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Selbst bei der Ausführungsform, bei welcher die äußere Aufnahme 3A als kranzloses Glied dient, kann somit der Schlitz 9A zwischen den gegenüberliegenden Enden der äußeren Aufnahme 3A eine solche Form annehmen, dass die gegenüberliegenden Enden der äußeren Aufnahme 3A in radialer Richtung des Rollenaufbaus ineinander eingreifen können, wie dies in Verbindung mit einer der in den 4 bis 6C dargestellten Ausführungsformen beschrieben wurde. Wenn eine radial nach außen wirkende Last durch die angrenzend an den Schlitz 9A positionierten Rollen 2 auf die äußere Aufnahme 3A einwirkt und diese dazu bewegt, sich in Umfangsrichtung nach außen zu verformen, wird eine solche Verformung der äußeren Aufnahme 3A kaum stattfinden, was bedeutet, dass ein Auseinanderlaufen der Rollen aus den zugehörigen Taschen in befriedigender Weise verhindert wird.
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Es ist zu beachten, dass in der vorhergehenden Beschreibung das Verhältnis der Breite oder axialen Länge zwischen der äußeren Aufnahme 3A und der inneren Aufnahme 4A bezogen auf die innere Aufnahme 4A als Glied mit Kranz beschrieben wurde. Wird allerdings die äußere Aufnahme als Glied mit Kranz verwendet, wie dies bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Fall ist, weist die äußere Aufnahme 3 vorzugsweise eine größere Breite auf als die innere Aufnahme 4.
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Wenn die äußere Aufnahme 3 als Glied mit Kranz verwendet wird, soll vorzugsweise das folgende Verhältnis gelten: Breite äußere Aufnahme ≥ (Breite innere Aufnahme – 2δ), wobei die Größe δ oben bestimmt wurde.
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In jeden der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird das nachfolgend genannte Verfahren und Material für das kranzlose Glied 4 bzw. 3A des Käfigs 1 bzw. 1A gewählt. Das kranzlose Glied 4 bzw. 3A kann beispielsweise hergestellt werden, indem entweder ein Metallband zu einer runden Form geformt und dessen Enden zusammengeschweißt werden und anschließend an einer Stelle in Umfangsrichtung eine den Schlitz darstellende Spalte ausgebildet wird, oder indem einfach ein Metallband rund zu einer gespaltenen Ringform geformt wird. Der Grund, weshalb der Schlitz gebildet wird, nachdem die gegenüberliegenden Enden des Metallbandes verschweißt worden sind, besteht darin, dass eine vollständig runde Form des Metallbandes leicht herzustellen ist.
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Als Material für das kranzlose Glied 4 bzw. 3A kann beispielsweise ein kohlenstoffarmer Stahl oder ein wärmebehandelter Federstahl verwendet werden, unabhängig davon, ob das kranzlose Glied 4 bzw. 3A aus dem oben beschriebenen Metallband oder anhand eines anderen Herstellungsverfahrens hergestellt wird. Die Wärmebehandlung kann ein Härteverfahren wie beispielsweise das Karburieren mit oder ohne anschließendem Härten sein. Es ist zu beachten, dass anstelle des Härteverfahrens eine Oberflächenhärtungsbehandlung wie beispielsweise ein Nitrokarburierverfahren verwendet werden kann.
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Das kranzlose Glied 4 bzw. 3A kann ferner unter Verwendung einer Schleif- oder Preßformtechnik hergestellt werden. Als Material für das kranzlose Glied 4 bzw. 3A kann ein metallisches Material wie beispielsweise ein Eisenmaterial oder ein Kunstharz verwendet werden. Entsprechend kann das mit Kranz versehene Glied 3 bzw. 4A entweder aus einem metallischen Material oder einem Kunstharz hergestellt werden. Soll in dem kranzlosen Glied 4 bzw. 3A kein Schlitz gebildet werden, so wird dieses Glied vorzugsweise aus einem Kunstharz hergestellt, so dass es sich radial nach innen und nach außen verformen läßt.
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In jeder der vorhergehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde das kranzlose Glied 4 bzw. 3A als eine im Allgemeinen gespaltene Ringform mit einem darin enthaltenen Schlitz 9 bzw. 9A beschrieben. Bei einer alternativen Ausführungsform muss der Schlitz 9 bzw. 9A jedoch nicht vollständig quer durch die Breite des kranzlosen Gliedes verlaufen und es können stattdessen ein einzelner Schlitz oder vorzugsweise mehrere Schlitze über eine kleinere Distanz als die Breite des kranzlosen Gliedes an jeweiligen Stellen in Umfangsrichtung dieses Gliedes gebildet werden. Selbst wenn der Schlitz eine kürzere Länge als die Breite des kranzlosen Gliedes aufweist, kann dieses aufgrund seiner eigenen elastischen Verformbarkeit radial nach innen und nach außen verformt werden.
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Wird ein Schlitz verwendet, dessen Länge kürzer ist als die Breite des kranzlosen Gliedes, kann dieser so geformt sein, dass dessen gegenüberliegende Enden an den jeweiligen Seiten des Schlitzes in radialer Richtung des Rollenaufbaus ineinander eingreifen können.
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Obwohl bei jeder der vorhergehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung jeder Ringkörper 3a bzw. 4Aa der äußeren Aufnahme 3 bzw. 3A und der inneren Aufnahme 4 bzw. 4Aa mit Stegen zwischen den benachbarten Taschen beschrieben wurde, kann der Ringkörper 3a bzw. 4Aa anstelle der Stege Klinken (pawls) aufweisen.
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Die 8 und 9 stellen ein Beispiel eines Untersetzungsgetriebes dar, bei welchem der erfindungsgemäße Rollenaufbau mit Käfig verwendet wird. Mit Bezug auf diese Figuren beinhaltet das Untersetzungsgetriebe einen Zahnkranz (ein Sonnenrad) 21, einen Träger 22, der ein Leistungsabgabeelement vorsieht, eine Welle 23, die drehbar durch den Träger 22 gelagert und mit mehreren, exzentrisch zu einer Achse der Kurbelwelle 23 positionierten Kurbelzapfen 23a und 23b ausgestattet ist, mehrere Planetenräder 24 und 25, die drehbar auf den jeweiligen Kurbelzapfen 23a und 23b befestigt sind und mit dem mit Innengewinde versehenen Zahnkranz 21 in Eingriff stehen, sowie ein Antriebselement 26, durch welches eine Antriebskraft an die Kurbelwelle 23 übermittelt wird. Der Zahnkranz 21 stellt ein Rad dar, dessen innerer Umkreis mit mehreren Innengewinden ausgebildet ist.
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Der Zahnkranz 21 ist an einem Gehäuse 27 befestigt, während der Träger innerhalb des Gehäuses 27 durch ein Lager 28 (9) um eine mit dem Zahnkranz 21 konzentrische Achse drehbar angeordnet ist. Das Antriebselement 26 besteht aus einer Antriebswelle 29, die koaxial mit dem Zahnkranz 21 und zusammen mit diesem drehbar angeordnet ist, und einem Zwischengetriebe 30, das feststehend auf der Kurbelwelle 23 befestigt ist und mit einem Getriebe mit Außengewinde in Eingriff steht, das fest an der Antriebswelle 29 angebracht ist. Die Kurbelwelle 23 ist an mehreren, beispielsweise drei Positionen in Umfangsrichtung des Trägers 22 vorgesehen. Wie in 9 dargestellt, werden die Planetenräder 24 und 25 auf den jeweiligen Kurbelzapfen 23a und 23b durch entsprechende Rollenaufbauten 31 mit Käfig montiert, wobei jedes die in Verbindung mit der ersten und zweiten Ausführungsform dargestellte und beschriebene Struktur aufweisen kann.
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Das Untersetzungsgetriebe, das die oben beschriebene Struktur aufweist und den oben beschriebenen Rollenaufbau mit Käfig verwendet, funktioniert auf folgende Weise. Wenn die Antriebswelle 29 angetrieben wird, werden die drei Kurbelwellen 23 mit einer ersten, reduzierten Geschwindigkeit über das Zwischengetriebe 30 synchron angetrieben und dann zur Bewegung mit der Antriebswelle 29 gekuppelt. Diese erste, reduzierte Geschwindigkeit ist langsamer als die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 29. Die Kurbelwellen 23 und die Planetenräder 24 und 25 werden durch die zugehörigen Rollenaufbauten 31 mit Käfig zur Bewegung miteinander gekuppelt, und eine Startbewegung der jeweiligen Kurbelwellen 23 wird synchronisiert mit einer entsprechenden Drehbewegung um eine Achse des Zahnkranzes 21 der Planetenräder 24 und 25 entlang des mit Innengewinde versehenen Zahnkranzes 21 und dessen Drehung um die jeweiligen Achsen. Die beiden in axialer Richtung nebeneinander liegenden Planetenräder 24 und 25 drehen sich entlang des Zahnkranzes 21 mit einer Phasenverschiebung um 180° zueinander, und dementsprechend kann den durch die Planetenräder 24 und 25 während der Startbewegung erzeugten Trägheitskräften entgegengewirkt werden. Während der mit Innengewinde versehene Zahnkranz 21 feststehend ist, führen die Planetenräder 24 und 25 innerhalb des Zahnkranzes 21 eine Drehbewegung aus. Die drei Kurbelwellen 23 sind zwischen zwei Scheiben 22a und 22b des Trägers 22 positioniert, der als Ausgabeelement dient. Die Umlaufbewegung der Planetenräder 24 und 25 wird also durch die Umlaufbewegung der Kurbelwellen 23 um eine Achse des Trägers 22 an diesen übertragen. Hieraus erfolgt eine weitere Geschwindigkeitsreduzierung der Drehbewegung.
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Bei diesem Untersetzungsgetriebe der oben beschriebenen Struktur wirkt eine relativ große Last auf die Rollenaufbauten 31 ein, die jeweils zwischen den Planetenrädern 24 und 25 und der Kurbelwelle 23 liegen, und außerdem ist der Raum für den Einbau der Rollenaufbauten 31 beschränkt, um das Getriebe als Ganzes nicht sperrig werden zu lassen. Der Käfig dieser Rollenaufbauten 31 wird oder kann im Allgemeinen in Gleitkontakt mit den Seitenflächen der benachbarten Planetenrädern 24 und 25 gehalten werden.
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Die Verwendung der jeweils erfindungsgemäß gebauten Rollenaufbauten im Untersetzungsgetriebe ist jedoch insofern wirksam, als eine relativ hohe Tragfähigkeit innerhalb eines begrenzten Raums erreicht werden kann. Da eine der äußeren und inneren Aufnahmen 3 und 4 mit einem Kranz 3b versehen ist, der seitlich nach außen in Richtung der jeweils anderen Aufnahme ragt, besteht kein Problem bezogen auf ein mögliches Eingreifen in jeweilige innere Randflächen der Planetenräder 24 und 25, selbst wenn die Kränze mit den Seitenflächen der benachbarten Bauteile in Gleitkontakt gebracht werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen, die nur zu Illustrationszwecken dienen, detailliert beschrieben worden ist, werden sich Fachleute auf diesem Gebiet anhand der hier beschriebenen Spezifikation dieser Erfindung zahlreiche Änderungen und Modifikationen vorstellen können. Dementsprechend sollen solche Änderungen und Modifikationen, sofern sie nicht von dem anhand der beigefügten Patentansprüche dargelegten Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen, als darin enthalten gelten.
