DE10046719A1

DE10046719A1 - Zahnräderwechselgetriebe

Info

Publication number: DE10046719A1
Application number: DE10046719A
Authority: DE
Inventors: Swen Doerrie
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2002-04-11
Also published as: US6644138B2; US20020033060A1

Abstract

Ein Losrad (7) ist in einem Zahnräderwechselgetriebe (1) auf einem Wälzlagerkranz (10) gelagert, dessen im Käfig (11) geführte Lagernadeln (12, 20) einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, wobei in erfindungsgemäßer Weise die Größenverhältnisse der ansonsten gleichartigen Wälzkörper (12, 20) so aufeinander abgestimmt sind, dass die größeren Wälzkörper (20) im unbelasteten Zustand einen solchen Durchmesser aufweisen, dass sie im geschalteten Zustand unter Radiallast den gleichen Durchmesser wie die übrigen Wälzkörper (12) annehmen, wobei die Elastizitätsgrenze der im unbelasteten Zustand im Durchmesser größeren Wälzkörper (20) nicht überschritten ist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Zahnräderwechselgetriebe mit wenigstens einem über ein Wälzlager auf einer Getriebewelle gelagerten Zahnrad, das über ein Kup pelelement mit der Getriebewelle kuppelbar ist, wobei radial zwischen einer der Getriebewelle zugeordneten inneren Laufbahn und einer einer Nabe des Zahn rades zugeordneten äußeren Laufbahn zylindrische Wälzkörper in einem Käfig angeordnet sind, der wenigstens an drei Umfangsstellen in Taschen zylindri sche Wälzkörper enthält, deren Durchmesser geringfügig größer als der Durchmesser der übrigen Wälzkörper ist.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Zahnräder in Zahnräderwechselgetrieben, die auch als Losräder bezeichnet werden, sind auf der Getriebewelle oftmals über geschlitzte Wälz lagerkäfige gelagert, die sich unter Einwirkung ihrer Eigenelastizität aufweiten und dabei spielfrei gegen die Wälzkörper anlegen. Ein solcher Käfig ist bei spielsweise aus der DE 41 24 838 A1 vorbekannt.

Im unbelasteten nicht geschalteten Zustand läuft das Lager u. U. nicht kinema tisch um, d. h. es ist mit Schlupf belastet. So kann es im Extremfall vorkommen, dass die Getriebewelle stillsteht und das Losrad mehrere hundert bis mehrere tausend Umdrehungen pro Minute erreicht. Kommt der Käfig in Rotationsbewe gung, so legen sich die Wälzkörper aufgrund der Zentrifugalkraft an die Au ßenlaufbahn an, so dass der Käfig annähernd die Drehzahl des Losrades er reichen kann, während die Wälzkörper aufgrund des Betriebsspieles den Kon takt zur Laufbahnwelle der Getriebewelle verlieren. Dadurch findet eine Gleit bewegung der Wälzkörper auf der Laufbahn der Getriebewelle statt, die zu einem erhöhten Verschleiß bzw. zu Anschmierungen führen kann, wenn die Wälzkörper plötzlich belastet werden.

Durch Veränderung der Lagerkinematik im Losradbetrieb hat man versucht dieses Problem zu lösen.

Eine Möglichkeit dies zu erreichen ist die Anzahl der tragenden Wälzkörper im Losradbetrieb zu reduzieren. Dadurch verteilt sich das Losradgewicht auf we nige Wälzkörper. So ist es beispielsweise aus der DE-OS 29 18 601 bekannt, Wellen in einem Zahnräderwechselgetriebe derart zu lagern, dass in einem Wälzlagerkäfig an drei gleichmäßig voneinander beabstandeten Umfangsstel len Taschen angeordnet sind, die Wälzkörper enthalten, die gegenüber den übrigen Wälzkörpern einen größeren Durchmesser aufweisen. In den Fig. 3 und 4 dieser Vorveröffentlichung ist ein Käfig gezeigt, bei dem diese im Durchmesser größeren Wälzkörper aus Draht gewickelte Hohlzylinder sind.

In der DE 44 01 531 A1 hat man dieses in der Wälzlagertechnik altbekannte Problem derart zu lösen versucht, indem man Lagernadeln bogenförmig ge staltet hat, so dass sie in ihrer Mitte eine in radialer Richtung elastisch nach giebige Wölbung aufweisen.

Auch aus der DE-OS 27 41 057 ist es bekannt, ein Lager so auszugestalten, daß es mehrere über den Umfang verteilte Wälzkörper aufweist, die einen klei neren Hüllkreisdurchmesser besitzen als der Durchmesser der Welle und in radialer Richtung verformbar sind. Diese Wälzkörper bestehen aus einem Kunststoff oder dünnen hohlen Stahlkörpern, sind zwischen den üblichen Wälzkörpern angeordnet und haben einen geringfügig größeren Durchmsser als diese, so daß sie nach dem Einbau für eine Vorspannung des Lagers sor gen.

Nachteilig dabei ist in allen Fällen, dass die im Durchmesser größeren Wälz körper zu einer anderen Gattung als die restlichen Wälzkörper gehören und nur sehr aufwendig herstellbar sind und somit die gesamte Losradlagerung verteuern.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde eine Losradlagerung zu ent wickeln, die sich unter Beibehaltung einer elastischen Verformung eines Teils der Wälzkörper ohne herstellungsmäßigen Aufwand realisieren läßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Größenverhältnisse der ansonsten gleichartigen Wälzkörper so aufeinander abgestimmt sind, dass die größeren Wälzkörper im unbelasteten Zustand einen solchen Durchmesser aufweisen, dass sie im geschalteten Zustand unter Radiallast den gleichen Durchmesser wie die übrigen Wälzkörper annehmen, wobei die Elastizitätsgrenze der im unbelasteten Zustand im Durchmesser größeren Wälzkörper nicht überschrit ten ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Losradlagerung wird in einfa cher aber wirkungsvoller Weise das Elastizitätsgesetz zur Veränderung der Lagerkinematik genutzt. Dabei wird die Fähigkeit der im Durchmesser größeren zylindrischen Wälzkörper ausgenutzt, durch äußere Kräfte oder Momente, hier durch den Schaltvorgang, verursachte Form- bzw. Volumenänderungen rück gängig zu machen, d. h. im geschalteten Zustand unter Last weisen alle Wälz körper der Losradlagerung den gleichen Durchmesser auf, während im Losradbetrieb das Lager Wälzkörper unterschiedlichen Durchmessers besitzt. Es liegt auf der Hand, dass eine solch erfindungsgemäße Losradlagerung aufgrund ihrer gleichartigen Wälzkörper im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik mit unterschiedlichen Wälzkörperarten in der Herstellung wesentlich einfacher ist. Auch ist die Zuführung gleichartiger, aber im Durchmesser unter schiedlicher Wälzkörper in denselben Lagerkäfig fertigungstechnisch kein Pro blem.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben. Danach weisen die größeren Wälzkörper einen Durchmesser auf, der 2 bis 5 µm über dem Durchmesser der übrigen Wälzkörper liegt. Diese sind dann in abwechselnder Reihenfolge nebeneinander angeordnet. Aber auch sämtliche andere Anordnungsarten der im Durchmesser unterschiedli chen Wälzkörper sind möglich.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein teilweise dargestelltes Zahn räderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug nach dem bis herigen Stand der Technik,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein einzelnes Losrad nach dem bisherigen Stand der Technik,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes eines Kä figs mit erfindungsgemäßen im Durchmesser unterschiedli chen Wälzkörpern.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Das in Fig. 1 dargestellte Zahnräderwechselgetriebe 1 weist das Gehäuse 2 auf, in dem die Getriebewelle 3 und die Vorgelegewelle 4 über Kegelrollenlager 5 und 6 gehalten sind. Auf der Getriebewelle 3 sind frei drehbare Zahnräder, sogenannte Losräder 7 angeordnet und Schaltkupplungen 8, über die die Los räder 7 formschlüssig mit der Getriebewelle 3 verbindbar sind. Die Losräder 7 greifen in Zahnräder 9 ein, die auf der Vorgelegewelle 4 angeordnet sind. Die Losräder 7 sind über Wälzlagerkränze 10, die jeweils aus dem mit dem Spalt 16 versehenen Wälzlagerkäfig 11 und in diesem angeordneten zylindrischen Wälzkörpern 12 bestehen, auf der Getriebewelle 3 gelagert. Zwischen Wälzla gerkranz 10 und dem Losrad 7 ist die Hülse 13 vorgesehen, so dass die zylin drischen Wälzkörper 12 an der Innenlaufbahn 14 und der Außenlaufbahn 15 abwälzen, die einerseits von der Getriebewelle 3 und andererseits von der in neren Mantelfläche der Hülse 13 gebildet sind.

Das in den Fig. 2 und 3 gezeigte Losrad 7 ist unter Zwischenschaltung von zwei nebeneinander angeordneten zylindrischen Wälzkörperreihen 12 gela gert, wobei in diesem Fall die Außenlaufbahn 15 direkt von der Nabe des Losrades 7 gebildet ist. Die Axialbeweglichkeit des Losrades 7 auf der Getrie bewelle 3 wird einerseits durch den Wellenbund 17 und andererseits durch die Scheibe 18, die durch den Sprengring 19 gesichert ist, begrenzt.

Der in Fig. 4 vergrößert dargestellte Abschnitt des Käfigs 11 ist mit zylindri schen Wälzkörpern 12 bestückt, neben denen beidseitig in erfindungsgemäßer Weise gleichartige zylindrische Wälzkörper 20 aus einem Wälzlagerstahl an geordnet sind, deren Durchmesser im unbelasteten Zustand, d. h. im Losrad betrieb, geringfügig größer ist. Im belasteten Zustand, d. h. im geschalteten Zustand, sind die Durchmesser beider Wälzkörper 12 und 20 gleich, wobei eine Belastung der Wälzkörper 20 nur soweit erfolgen darf, dass ihre Elastizi tätsgrenze nicht überschritten ist. Dadurch bleibt die Fähigkeit der Wälzkörper 20 erhalten, im unbelasteten Zustand, d. h. im Losradbetrieb wieder einen im Vergleich zu den Wälzkörpern 12 vergrößerten Durchmesser anzunehmen, d. h. die stattgefundene Formänderung rückgängig zu machen. Auf diese Wei se ist sichergestellt, dass die Anzahl der tragenden Wälzkörper, nämlich der Wälzkörper 20, im Losradbetrieb reduziert werden kann, das sich positiv auf die Lagerkinematik auswirkt.

Bezugszeichen

1

Zahnräderwechselgetriebe

2

Gehäuse

3

Getriebewelle

4

Vorgelegewelle

5

Kegelrollenlager

6

Kegelrollenlager

7

Losrad

8

Schaltkupplung

9

Zahnrad

10

Wälzlagerkranz

11

Käfig

12

zylindrische Wälzkörper

13

Hülse

14

Innenlaufbahn

15

Außenlaufbahn

16

Spalt

17

Wellenbund

18

Scheibe

19

Sprengring

20

zylindrische Wälzkörper

Claims

1. Zahnräderwechselgetriebe (1) mit wenigstens einem über ein Wälzla ger (10) auf einer Getriebewelle (3) gelagerten Zahnrad (7), das über ein Kuppelelement (8) mit der Getriebewelle (3) kuppelbar ist, wobei ra dial zwischen einer der Getriebewelle (3) zugeordneten inneren Lauf bahn (14) und einer einer Nabe des Zahnrades (7) zugeordneten äuße ren Laufbahn (15) zylindrische Wälzkörper (12) in einem Käfig (11) an geordnet sind, der wenigstens an drei Umfangsstellen in Taschen zylin drische Wälzkörper (20) enthält, deren Durchmesser geringfügig größer als der Durchmesser der übrigen Wälzkörper (12) ist, dadurch gekenn zeichnet, dass die Größenverhältnisse der ansonsten gleichartigen Wälzkörper (12, 20) so aufeinander abgestimmt sind, dass die größeren Wälzkörper (20) im unbelasteten Zustand einen solchen Durchmesser aufweisen, dass sie im geschalteten Zustand unter Radiallast den glei chen Durchmesser wie die übrigen Wälzkörper (12) annehmen, wobei die Elastizitätsgrenze der im unbelasteten Zustand im Durchmesser größeren Wälzkörper (20) nicht überschritten ist.

2. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die größeren Wälzkörper (20) im unbelasteten Zustand einen Durchmesser aufweisen, der 2 bis 5 µm über dem Durchmesser der üb rigen Wälzkörper (12) liegt.

3. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in abwechselnder Reihenfolge die Wälzkörper (12, 20) unter schiedlichen Durchmessers nebeneinander angeordnet sind.