DE10125118A1 - Radialwälzlager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager, welches zumindest zwei Käfige und in diesen gelagerte Wälzkörper umfasst, wobei die Käfige Blechformteile sind, welche an axialen Endbereichen mittels eines separaten Zwischenstückes unter Aufrechterhaltung einer Drehbarkeit verbunden sind. DOLLAR A Mittels der Drehbarkeit der beiden Käfige gegeneinander werden Torsionen der Käfige gegeneinander verhindert, wobei durch das Blechformteil eine hohe Festigkeit und Temperaturunempfindlichkeit erreicht wird. DOLLAR A Ferner wird eine auflösbare Verklebung zwischen den Käfigen vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager gemäß dem einteili­ gen Patentanspruch 1 und dem nebengeordneten Patentanspruch 2. Ferner betrifft die Erfindung gemäß dem Patentanspruch 9 die Verwendung dieses Radialwälzlagers für die Lagerung eines Pla­ netenrades koaxial auf einem Planetenträgerbolzen eines Kraft­ fahrzeugplanetengetriebes.

Aus der DE 198 60 688 A1 ist bereits ein Radialwälzlager be­ kannt, welches zumindest zwei Käfige und in diesen gelagerte Wälzkörper umfasst. Dabei soll ein solcher Käfig in vorteilhaf­ ter Weise aus Polyamid hergestellt sein. Dieser Käfig könne a­ ber auch aus Metall bestehen.

Ferner ist aus der US 3,388,952 ein weiteres Radialwälzlager bekannt, bei welchem mehrere Käfige miteinander verbunden sind, wobei eine drehfeste Verbindung der beiden Käfige miteinander angestrebt ist. Dazu ist unter anderem eine sichere Verklebung vorgeschlagen.

In der nicht vorveröffentlichten DE 100 02 026.7 wird ein Radi­ alwälzlager mit einer Klebverbindung vorgeschlagen, deren Wär­ mebeständigkeit bei Erreichen eines Betriebswertes der Lager­ temperatur gegen Null geht. Als Werkstoff für den Käfig wird Polyamid vorgeschlagen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges und hochbe­ lastbares Radialwälzlager zu schaffen.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den Merkma­ len von Patentanspruch 1 und dem nebengeordneten Patentanspruch 2 in vorteilhafter Weise gelöst.

Die Verbindung der Käfige unter Aufrechterhaltung einer Dreh­ barkeit ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise den Einsatz des erfindungsgemäßen Radialwälzlagers bei zu lagernden Umlauf­ körpern - beispielsweise Zahnrädern -, welche unter Last um ei­ ne Lagerachse umlaufen. Bei solchen Umlaufkörpern kommt es zu unterschiedlich starken Klemmungen der Wälzkörper zwischen dem Umlaufkörper und der Lagerachse. Diese Klemmungen sind beson­ ders hoch, wenn der Umlaufkörper als Zahnrad mit Schrägverzah­ nung ausgeführt ist, da dann ein Kippmoment in das Radialwälz­ lager eingeleitet wird. Infolge der Drehbarkeit der beiden Kä­ fige gegeneinander können die unterschiedlich stark verklemmten Wälzkörper unterschiedliche Umlaufgeschwindigkeiten der beiden Käfige gegeneinander bewirken. Demzufolge kommt es gegenüber drehfest miteinander verbundenen Käfigen in vorteilhafter Weise nicht zu einem Torsionsmoment zwischen den beiden Käfigen.

Die vorteilhafte Verwendung von Blechformteilen zur Herstellung des Käfigs ermöglicht es, das Radialwälzlager hohen Drehzahlen auszusetzen, ohne dass der Käfig sich infolge hoher Drehzahlen an einer Innenseite des zu lagernden Umlaufkörpers - beispiels­ weise ein Zahnrad - anlegt. Besonders vorteilhaft ist dabei der Einsatz bei Umlaufkörpern, welche sehr hohen Fliehkräften aus­ gesetzt sind. Neben den Fliehkräften um die eigene Rotations­ achse des Radialwälzlagers kann so beispielsweise eine Rotation um eine weitere geometrische Achse hinzukommen, wie dies bei­ spielsweise bei Planetenrädern eines Planetengetriebes der Fall ist. Insbesondere bei den heutigen Auslegungen von Kraftfahr­ zeugplanetengetrieben mit deren hohen Planetenträgerdrehzahlen zur Übertragung der sehr hoher Drehmomente ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Radialwälzlagers vorteilhaft, da die enorm hohen Fliehkräfte, die auf die Blechformteilkäfige einwirken, nicht zum Fließen des Werkstoffs führen, wie dies bei Kunst­ stoffen der Fall sein kann. Demzufolge kann mittels der Verwen­ dung von Blechformteilkäfigen gegenüber Kunststoff auch verhin­ dert werden, dass es zum Reiben des Käfigs an dem zu lagernden Bauteil und demzufolge zur thermischen Überlastung des Käfigs kommt. Dabei ist ein Blechformteil auch wesentlich hitzeu­ nempfindlicher als ein Kunststoffbauteil. Aus vorgenannten Vor­ teilen lässt sich herleiten, dass auf Kühlungsmaßnahmen, wie beispielsweise zusätzliche, auf das Radialwälzlager gerichtete, Ölzufuhr/-ableitungskanäle, in vorteilhafter Weise verzichtet werden kann.

Das Zwischenstück, welches die Verbindung zwischen den Käfigen ermöglicht, kann dabei im Gegensatz zu den Käfigen aus Kunst­ stoff hergestellt sein. Für dieses Zwischenstück ist die Ver­ wendung von Kunststoff besonders vorteilhaft, da komplexe For­ men bei Kunststoffteilen im Gegensatz zu Blechformteilen ein­ fach und kostengünstig hergestellt werden können. Somit kann die drehbare Verbindung zwischen den beiden Käfigen als clipar­ tige Rastverbindung ausgestaltet sein, bei deren Verbindungs­ herstellung sich zumindest eines der Bauteile - Zwischenstück oder Käfig - zwangsläufig elastisch verformen muss. Die Blech­ formteilkäfige können nur dann das verformbare Bauteil bilden, wenn diese keine geschlossenen Ringe bilden. Geschlossene Ringe sind aber hinsichtlich einer Stabilität des Käfigs vorteilhaft, so dass in besonders vorteilhafter Weise das Zwischenstück das verformbare Bauteil bildet.

Üblicherweise liegen Käfige von Radialwälzlagern axial an, um ein axiales Wandern zu verhindern. Bei dem erfindungsgemäßen Radialwälzlager sind deshalb die beiden axialen Endbereiche ab­ geflacht. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können diese beiden Enden gleichartig ausgestaltet sein, so dass bei der Montage mittels des Zwischenstückes keine Ver­ wechslungsgefahr hinsichtlich der beiden Enden der Käfige be­ steht. Dabei ist der abgeflachte Endbereich in besonders vor­ teilhafter Weise nach innen kragend ausgestaltet, um einen Hin­ terschnitt für den verbindenden Hintergriff des Zwischenstücks zu ermöglichen. Diese Anordnung ermöglicht in vorteilhafter Weise auch die modifikationsfreie Anordnung von mehr als zwei Radialwälzlagerungen hintereinander.

In vorteilhafter Weise können die Käfige vor der Montage in ei­ nen vorgesehenen Einbauort - beispielsweise ein Kraftfahrzeug­ getriebe - bereits als Baueinheit vormontiert sein. Somit wird das Vergessen von einem der Käfige und der damit Verbundene Ausfall des Kraftfahrzeuggetriebes sicher ausgeschlossen.

Ein Vorteil des Radialwälzlagers gemäß dem nebengeordneten Pa­ tentanspruch 2 ist der, dass infolge einer Verbindung der Käfi­ ge aus Blechformteilen mit einem Haftmittel, dessen Haftwirkung nach Einbau des Radialwälzlagers in ein Kraftfahrzeuggetriebe aufhebbar ist, ebenfalls unter Last um eine Lagerachse umlau­ fende Umlaufkörper ausfallsicher verwendet werden können. Die Aufhebung der Haftwirkung kann dabei beispielsweise thermisch oder chemisch erfolgen. Bei der Ausgestaltung gemäß Patentan­ spruch 2 werden ferner die zum Patentanspruch 1 genannten Vor­ teile hinsichtlich der Belastbarkeit und Montagesicherheit er­ reicht.

Das erfindungsgemäße Radialwälzlager eignet sich auch zum Ein­ satz bei nicht unter Last umlaufenden Umlaufkörpern, da auf­ grund einer Massenfertigung auch für Lagerungen, bei denen kei­ ne erfindungsgemäße Radialwälzlagerung notwendig ist, Kosten­ vorteile erzielt werden.

Patentanspruch 9 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestal­ tung eines Kraftfahrzeugplanetengetriebes unter Einbeziehung des erfindungsgemäßen Radialwälzlagers. Somit kann ein ausfall­ sicheres Kraftfahrzeugplanetengetriebe mit einem hohen Wir­ kungsgrad geschaffen werden.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervor.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von einer in der Zeichnung 1 dargestellten Ausführungsform näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugplanetengetriebes, welches ein Radialwälzlager mit einem Zwischenstück umfasst,

Fig. 2 das Zwischenstück aus Fig. 1 in einem Längsschnitt und

Fig. 3 das Zwischenstück aus Fig. 1 und Fig. 2 in einer Drauf­ sicht auf eine Stirnseite.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugplanetenge­ triebe im Bereich eines Planetensatzes 1.

Ein solches Kraftfahrzeugplanetengetriebe findet Einsatz in ei­ nem drehmomentstarken Kraftfahrzeug. Dabei unterliegt ein Pla­ netenträger 2 des Planetensatzes 1 sehr hohen Drehzahlen um ei­ ne geometrische Zentralachse 3.

Konzentrisch zur Zentralachse 3 angeordnet weist der Planent­ satz 1 ferner ein Sonnenrad 4 und ein Hohlrad 6 auf. Ein radial innen mit dem Sonnenrad 4 und radial außen mit dem Hohlrad 6 kämmendes Planetenrad 5 weist eine zentrale geometrische Rota­ tionsachse 7 auf, die parallel zur Zentralachse 3 liegt.

Das Planetenrad 5 weist eine zentrale Bohrung 10 auf, in der ein Planetenträgerbolzen 8 mittels eines Radialwälzlagers 9 re­ lativdrehbar gegenüber dem Planetenrad 5 gelagert ist. Dabei ist der Planetenträgerbolzen 8 an dessen einem Ende fest in ei­ nen Planetenträgerarm 11 eingepresst. Der Planetenträgerbolzen 8 ist an dessen anderem Ende einteilig mit einer Scheibe 12 ausgebildet. Axial zwischen dem Planetenrad 5 und der Scheibe 12 und axial zwischen dem Planetenrad 5 und dem Planetenträger­ arm 11 ist jeweils eine Anlaufscheibe 13 bzw. 14 für das Radi­ alwälzlager 9 angeordnet. Die - in der Zeichnung - rechte An­ laufscheibe 14 weist ein axiales Spiel auf, wohingegen die lin­ ke Anlaufscheibe 13 aufgrund einer Axialkraftkomponente, die durch eine Schrägverzahnung 15 des Planetenrades 5 bedingt ist, axial einerseits an dem Planetenrad 5 und andererseits an der Scheibe 12 anliegt. Bei Drehrichtungsumkehr des Planetenträgers 2 liegt hingegen die rechte Anlaufscheibe 14 an dem Planetenrad 5 und dem Planetenträgerarm 11 an.

Das Radialwälzlager 9 umfasst zwei axial hintereinander ange­ ordnete gleichartig ausgestaltete Käfige 16 und 17, die als Blechformteile gefertigt sind. Diese Blechformteile zeigen im Längsschnitt ein näherungsweise M-förmiges Profil und nehmen jeweils mittig Wälzkörper 18, 27 auf. Diese Wälzkörper 18 und 27 sind als Zylinderrollen ausgestaltet, welche jeweils um de­ ren eigene Längsachse drehbar, aber axial und radial mit Aus­ nahme eines geringen Spiels unverschieblich in den Käfigen 16, 17 aufgenommen sind. Dabei sind in den Käfigen 16, 17 umfangs­ mäßig jeweils mehrere, in der Zeichnung z. T. nicht ersichtli­ che, Wälzkörper verteilt.

Axiale Endbereiche der beiden Käfige 16, 17 sind jeweils spie­ gelsymmetrisch zueinander und mit einem ringförmigen, radial nach innen weisenden abgeflachten Kragen 19a, 19b, 19c, 19d versehen. Die beiden lageräußeren Kragen 19a, 19d sind in einer Ebene senkrecht zu einer Rotationsachse 7 abgeflacht, so dass diese als komplementäre Anlauffläche für die Anlaufscheiben 13, 14 dienen.

Die beiden lagerinneren Kragen 19b, 19c sind mittels eines se­ paraten ringförmigen Zwischenstückes 20 axial spielbehaftet miteinander verbunden. Dabei bleibt eine Drehbeweglichkeit der beiden Käfige 16, 17 gegeneinander aufrecht erhalten. Das in Fig. 2 und Fig. 3 näher ersichtliche Zwischenstück (20) ist aus einem Polyamid gefertigt und weist drei sich radial nach außen erstreckende Ansätze 21, 22, 23 auf.

Der axial mittige Ansatz 22 ist ununterbrochen ringförmig und axial zwischen den beiden abgeflachten Kragen 19b, 19c der Kä­ fige 16, 17 angeordnet, so dass dieser Ansatz 22 die beiden Gleitflächen 24, 25 bildet. Die Relativdrehung der beiden Käfi­ ge 16, 17 erfolgt dementsprechend an diesen Gleitflächen 24, 25.

Die beiden axial äußeren ringförmigen Ansätze 21, 23 sind durch drei am Umfang gleichmäßig verteilte Schlitze 26a, 26b, 26c un­ terbrochen und hintergreifen die beiden lagerinneren Kragen 19b, 19c. Mittels der besagten Schlitze 26a, 26b, 26c wird eine radiale Beweglichkeit der ringförmigen Ansätze 21, 23 erreicht, welche die Montage beim Verrasten der beiden Käfige 16, 17 er­ möglicht.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Zwischenstück nach Ein­ bau des Radialwälzlagers in ein Kraftfahrzeuggetriebe auflös­ bar. Dabei kann das Zwischenstück aus einem Material bestehen, dessen Rückstände nach dem Auflösen Zusätze - sogenannte Additive - bilden, die beim Einbau in ein Kraftfahrzeuggetriebe das Getriebeöl positiv beeinflussen. Der Auflösevorgang selber kann durch chemisch aggressive Wirkung des Getriebeöls auf das Zwischenstück oder aber durch die Erhitzung des Radialwälzla­ gers bei dessen Betrieb bis zu einer Temperatur von ca. 150°C erfolgen. Ferner kann die Auflösung des Zwischenstücks chemisch durch Zugabe eines nur dem Zwecke der Auflösung dienenden Medi­ ums erfolgen. Dieses Medium kann beispielsweise ein Gas sein, welches nach Montage des Kraftfahrzeuggetriebes in dessen Ge­ triebegehäuse geleitet wird.

Der Einsatz des Planetengetriebes eignet sich für die verschie­ densten Kraftfahrzeuggetriebe und ist nicht nur auf den Einsatz von Wandlerplanetenautomatikgetrieben beschränkt. So treten ho­ he Drehzahlen und damit Fliehkräfte insbesondere des Planeten­ trägers auch bei den Planetensätzen von Umschlingungsgetrieben und Toroidgetrieben auf. Auch ist der Einsatz bei anderen unter Last umlaufenden Getriebeelementen, wie beispielsweise dem Rückwärtsgangzahnrad eines Vorgelegegetriebes sinnvoll.

In einer zeichnerisch nicht dargestellten Ausgestaltung umfasst das Radialwälzlager zwei Käfige und in diesen gelagerte Wälz­ körper. Dabei sind die Käfige Blechformteile, welche an axialen Endbereichen mittels eines Haftmittels verbunden sind. Die Haftwirkung des Haftmittels ist nach Einbau des Radialwälzla­ gers in ein Kraftfahrzeuggetriebe aufhebbar. Das Haftmittel kann beispielsweise ein Klebstoff sein. Dabei können der Kleb­ stoffrückstände nach dem Auflösen des Klebstoffs Zusätze - so­ genannte Additive - bilden, die beim Einbau in ein Kraftfahr­ zeuggetriebe das Getriebeöl positiv beeinflussen. Der Auflöse­ vorgang des Klebstoffs selber kann durch chemisch aggressive Wirkung des Getriebeöls auf den Klebstoff oder aber durch die Erhitzung des Radialwälzlagers bei dessen Betrieb bis zu einer Temperatur von ca. 150°C erfolgen. Ferner kann die Auflösung des Klebstoffs chemisch durch Zugabe eines nur dem Zwecke der Auflösung dienenden Mediums erfolgen. Dieses Medium kann bei­ spielsweise ein Gas sein, welches nach Montage des Kraftfahr­ zeuggetriebes in dessen Getriebegehäuse geleitet wird. Der Kle­ ber kann aus mehreren Komponenten zusammengesetzt sein.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebe­ nen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist eben­ falls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkma­ le der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.

Claims (9)

1. Radialwälzlager (9), welches zumindest zwei Käfige (16, 17) und in diesen gelagerte Wälzkörper (18, 27) umfasst, wobei die Käfige (16, 17) Blechformteile sind, welche an axialen Endbereichen mittels eines separaten Zwischenstückes (20) unter Aufrechterhaltung einer Drehbarkeit verbunden sind.

2. Radialwälzlager, welches zumindest zwei Käfige und in diesen gelagerte Wälzkörper umfasst, wobei die Käfige Blechformtei­ le sind, welche an axialen Endbereichen mittels eines Haft­ mittels verbunden sind, dessen Haftwirkung nach Einbau des Radialwälzlagers in ein Kraftfahrzeuggetriebe aufhebbar ist.

3. Radialwälzlager nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (20) nach Einbau des Radialwälzlagers (9) in ein Kraftfahrzeuggetriebe auflösbar ist.

4. Radialwälzlager nach Patentanspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenstücke (20) mit den besagten Endbereichen ein Rastverbindung bilden.

5. Radialwälzlager nach einem der Patentansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Endbereiche der Käfige (16, 17) spiegelsym­ metrisch zueinander sind.

6. Radialwälzlager nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Endbereiche in einer Ebene senkrecht zu ei­ ner Rotationsachse (7) des Radialwälzlagers (9) abgeflacht sind.

7. Radialwälzlager nach einem der Patentansprüche 1, 3, 4, 5, 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (20) aus Kunststoff (Polyamid) ist.

8. Radialwälzlager nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (20) ringförmig ist und zumindest drei sich radial erstreckende Ansätze (21, 22, 23) aufweist.

9. Verwendung eines Radialwälzlagers (9) nach einem der vorher­ gehenden Patentansprüche für die Lagerung eines Planetenra­ des (5) koaxial auf einem Planetenträgerbolzen (8) eines Kraftfahrzeugplanetengetriebes.