DE10129794C2 - Zusatzlager für Antriebsritzel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialverstellvorrichtung umfassend zwei relativ zueinander verdrehbare koaxial zueinander gela­ gerte Scheiben, zwischen denen in über dem Umfang tiefenverän­ derlichen Paaren von Kugelrillen in den Scheiben Kugeln ge­ führt sind; von den Scheiben ist eine axial abgestützt und ei­ ne gegen die Rückstellkräfte von elastischen Federmitteln axi­ al verschiebbar und zumindest eine von einem Antriebsmotor an­ treibbar, der in einem Gehäuse eingebaut ist und dessen Motor­ welle mit einem Antriebsritzel verbunden ist.

Zum Betätigen der Axialverstellvorrichtung wird der Antriebs­ motor in Betrieb gesetzt, wobei die mit ihm unmittelbar oder über Untersetzungsstufen gekoppelte zumindest eine der Schei­ ben verdreht wird und die sich an der axial abgestützten Scheibe ihrerseits über die Kugeln abstützende axial ver­ schiebbare Scheibe gegen elastische Rückstellkräfte axial ver­ schoben wird.

Hierbei kann eine drehend angetriebene Scheibe zugleich die sich axial verschiebende sein, was jedoch die Ausnahme dar­ stellt. Üblicherweise wird die axial abgestützte Scheibe dre­ hend angetrieben und die sich ihrerseits über die Kugeln an dieser abstützende axial verschiebbare Scheibe verdrehfest gehalten.

Die in den Paaren von Kugelrillen an Endanschlägen anliegenden Kugeln, die dort zugleich in den tiefsten Rillenabschnitten liegen, laufen durch das relative Verdrehen der Scheiben ge­ geneinander zu flacheren Rillenabschnitten, wodurch sich die Scheiben voneinander wegdrücken.

Wird der Antriebsmotor abgestellt, so wird durch die elasti­ sche Rückstellkraft der Federmittel die verschiebbare Scheibe zurückgeschoben und die zumindest eine drehend antreibbare Scheibe über die Rampenwirkung der Kugelrillen zurückgedreht. Die verdrehbare Scheibe treibt hierbei die frei drehende Mo­ torwelle über das Antriebsritzel in die Ausgangsstellung zu­ rück, bis die Kugeln in ihren Paaren von Kugelrillen gleich­ zeitig an den Endanschlägen anschlagen. Mit diesem Anschlagen der Kugeln an den Enden der Kugelrillen werden die rotierenden Massen dieses Systems, nämlich die verdrehbare der Scheiben, gegebenenfalls die Räder des Untersetzungsgetriebes sowie die Motorwelle des Antriebsmotors abrupt gestoppt.

Die Motorwelle ist über zwei Lager im Motorgehäuse gelagert. Da das Ritzel außerhalb dieser Lagerung montiert ist, kann die Motorwelle durch Zahnkräfte am Ritzel wie ein doppelt gelager­ ter Biegebalken gebogen werden. Bereits eine elastische Ver­ formung der Motorwelle durch den Impuls beim abrupten Abstop­ pen der rotierenden Massen kann zum Zahnbruch am Ritzel oder am Rädersatz führen, da die Kraftangriffspunkte in den Verzah­ nungen durch die Biegung der Motorwelle nach außen wandern und somit das Ritzel oder der Rädersatz über die Auslegung hinaus belastet werden.

Aus der älteren DE 100 33 482 A1 ist eine Axialverstellvor­ richtung ähnlicher Art bekannt, bei der jedoch zum einen die Motorwelle mit einer Antriebsschnecke verbunden ist und zum anderen die axial verschiebbare der Scheiben von ihrer Ver­ drehsicherung entkoppelt werden kann. Hiermit ist eine Rück­ stellung der Axialverstellvorrichtung ohne Rücklauf des Mo­ tors, d. h. bei Stillstand des Motors möglich. Hierfür wird ein zusätzliches Entkopplungsorgan notwendig.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion bereitzustellen, die die Impulse beim Ab­ bremsen der zuvor genannten rotierenden Massen schadensfrei aufnehmen kann.

Die Lösung hierfür liegt darin, daß sich an dem Antriebsritzel ein Zapfenansatz befindet, der in einem La­ ger läuft, das in dem Gehäuse abgestützt ist und der Zapfenan­ satz bei unbelastetem Ritzel berührungsfrei im Lager liegt. Hiermit wird die obengenannte Biegung der Motorwelle verhin­ dert oder stark eingeschränkt. Das Lager kann ein Gleitlager oder ein Wälzlager, insbesondere ein Nadellager, sein. Erfin­ dungsgemäß liegt der Zapfenansatz bei unbelastetem Ritzel be­ rührungsfrei im Lager, wobei ein geringstmöglicher Lagerspalt vorgesehen ist. Hiermit kann eine Verspannung der Motorwelle durch die Wirkung einer dritten Lagerstelle im Falle von Fer­ tigungsungenauigkeiten vermieden werden. Der Lagerspalt muß jedoch so klein sein, daß die Motorwelle bei Auftreten von Zahnkräften weder plastisch verformt, noch durch die elasti­ sche Verformung der Motorwelle ein Zahnbruch des Ritzels ver­ ursacht werden kann.

In vorteilhafter Ausführung ist vorgesehen, daß das Gehäuse des Antriebsmotors und das zusätzliche Lager in einem einzigen Gehäuseteil aufgenommen sind, so daß insbesondere ein Zen­ trierbohrung für das Gehäuse des Antriebsmotors und die Lager­ bohrung für das zusätzliche Lager in einer Aufspannung fehlerfrei hergestellt werden können.

In einer ersten Variante ist vorgesehen, daß sich das Ritzel zwischen dem Ende der Motorwelle und dem zusätzlichen Lager befindet. Hiermit ist das Ritzel eingefaßt zwischen dem letz­ ten Motorwellenlager und dem zusätzlichen Lager gelagert, so daß Ausbiegungen beim Angriff von Zahnkräften kaum möglich sind.

In einer zweiten Variante ist vorgesehen, daß sich das zusätz­ liche Lager zwischen dem Ende der Motorwelle und dem Ritzel befindet. Hierbei ist das Ritzel fliegend gelagert, wobei die zusätzliche Lagerstelle dicht an der Motoraufspannung liegen kann.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, die nachstehend beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Antriebs­ motor in Gesamtdarstellung;

Fig. 2 zeigt einen Antriebsmotor für eine erfindungsgemäße Vorrichtung als Einzelheit in einer ersten Ausfüh­ rung;

Fig. 3 zeigt das zusätzliche Lager der Vorrichtung nach Fig. 2 als vergrößerte Einzelheit;

Fig. 4 zeigt einen Antriebsmotor für eine erfindungsgemäße Vorrichtung als Einzelheit in einer zweiten Ausfüh­ rung;

Fig. 5 zeigt das zusätzliche Lager der Vorrichtung nach Fig. 4 als vergrößerte Einzelheit.

In Fig. 1 ist ein Antriebsmotor 11 in einer Einbausituation zusammen mit einer Axialverstellvorrichtung 21 gezeigt, wobei beide wie folgt zusammenwirken. Am Antriebsmotor 11 sind das Ende der Motorwelle 12 und das Motorgehäuse 13 zu unterschei­ den. Das Motorgehäuse 13 ist wiederum in eine Zentrierbohrung 51 in einer Gehäusewand 52 eingesetzt. Auf die Motorwelle 12 ist der Wellenzapfen 14 aufgesetzt, der das Ritzel 15 bildet. Am Wellenzapfen ist ein Zapfenansatz 16 erkennbar, der wieder­ um über ein Nadellager 17 in einer Lagerbohrung 53 in einer Gehäusewand 54 gelagert ist. In die Gehäusewand 52 ist weiter ein feststehender Lagerzapfen 18 eingesetzt. Auf diesem Lager­ zapfen 18 ist ein Stufenzahnrad 19 über ein doppelreihiges Na­ dellager 20 drehbar gelagert. Das Stufenzahnrad 19 steht mit seinem größeren Zahnkranz mit dem Ritzel 15 auf der Welle 12 in Eingriffsverbindung. Das Stufenzahnrad 19 steht weiterhin mit seinem kleineren Zahnkranz mit einem Zahnsegment 22 im Verzahnungseingriff, das mit einer ersten Scheibe 24 der Ver­ stellvorrichtung fest verbunden ist. Diese Scheibe 24 ist über ein Nadellager 23 drehbar gegenüber einem Ansatz an einem Dec­ kel 25 gelagert, auf dem sie sich über ein Axiallager 26, eine Scheibe 27 und einen Sicherungsring 28 axial abstützt. Die Scheibe 24 wirkt mit einer weiteren Scheibe 29 zusammen, die über ein Axiallager 30 und eine Scheibe 31 auf Druckstifte 32 einwirkt, wobei sich die Scheibe 31 über Druckfedern 33 am Deckel 25 abstützt. In den einander zugewandten Flächen der Scheiben 24, 29 befinden sich Paare von über dem Umfang tie­ fenveränderlichen Rillen 34, 39, in denen Kugeln 35 gehalten sind, die in einem Kugelkäfig 36 einliegen. Die Scheibe 29 hat einen Radialansatz 37 mit einer Führungsklaue 38. Die Füh­ rungsklaue 38 gleitet längsverschieblich auf einem Haltestift 40, der in eine Bohrung 55 in einer Gehäusewand 56 fest einge­ setzt ist und der in dieser Weise die Scheibe 29 verdrehgesi­ chert festhält. Bei einer Verdrehung der ersten Scheibe 24 wird die zweite Scheibe 29 durch die von tieferen Kugelrillen­ bereichen zu flacheren Kugelrillenbereichen laufenden Kugeln 35 axial auf dem Deckel 25 gegen die Rückstellkraft der Federn 33 verschoben. Der Deckel 25 ist regelmäßig Teil des Kupp­ lungskorbs einer Sperrkupplung in einem Differentialgetriebe.

Der Antriebsmotor ist regelmäßig ein frequenzmodulierter Elek­ tromotor. Alle Gehäusewände 52, 54, 56 können Teil eines ein­ teiligen Gehäuses sein, wobei die Bohrungen 51 und 53 insbe­ sondere in einer Aufspannung hergestellt sein können.

In Fig. 2 ist ein Antriebsmotor 11 gezeigt, dessen Antriebs­ welle 12 zumindest zweifach im Motorgehäuse 13 gelagert ist. Das Motorgehäuse 13 ist in die Zentrierbohrung 51 in der Ge­ häusewand 52 eingesetzt. Auf die Motorwelle 12 ist der Wellen­ zapfen 14 aufgesetzt, der das Antriebsritzel 15 trägt. Über das Ritzel hinaus bildet der Wellenzapfen 14 den Zapfenansatz 16, der über ein Nadellager 17 in der Lagerbohrung 53 in der weiteren Gehäusewand 54 gelagert ist.

In Fig. 3 ist die zusätzliche Lagerung für den Zapfenansatz 16 am Ritzel 15 als vergrößerte Einzelheit gezeigt. In die La­ gerbohrung 53 in der Gehäusewand 54 ist das Nadellager 17 mit einem Lageraußenring 41 mit Preßpassung eingesetzt. Die Lager­ nadeln 42, die in einem Nadelkäfig 43 gehalten sind, laufen mit Kontakt auf der Innenfläche 44 des Lageraußenrings, bilden jedoch einen Radialspalt 45 gegenüber dem unbelasteten Zapfen­ ansatz 16. Bei radial ausgelenktem Zapfenansatz treten die La­ gernadeln unmittelbar mit diesem in Kontakt.

In Fig. 4 ist ein Antriebsmotor 11 gezeigt, dessen Motorwelle 12 ebenfalls zumindest zweifach im Motorgehäuse gelagert ist. Das Motorgehäuse 13 ist in die Zentrierbohrung 51 in der Ge­ häusewand 52 eingesetzt. Auf das Ende der Motorwelle 12 ist ein massiver Zapfenansatz 16 aufgesetzt, der ein Antriebsrit­ zel 15 trägt. Der Zapfenansatz 16 ist über ein Nadellager 17 in einer Lagerbohrung 53' in der Gehäusewand 52 gelagert.

In Fig. 5 ist die zusätzliche Lagerung für den Zapfenansatz 16 am Ritzel 15 als vergrößerte Einzelheit gezeigt. In die La­ gerbohrung 51 in der Gehäusewand 54 ist das Nadellager 17 mit einem Lageraußenring 41 mit Preßpassung eingesetzt. Die Lager­ nadeln 42, die in einem Nadelkäfig 43 gehalten sind, laufen mit Kontakt auf der Innenfläche 44 des Lageraußenrings, bilden jedoch einen Radialspalt 45 gegenüber dem unbelasteten Zapfen­ ansatz 16. Bei radial ausgelenktem Zapfenansatz treten die La­ gernadeln unmittelbar mit diesem in Kontakt.

Bezugszeichenliste

11

Antriebsmotor

12

Motorwelle

13

Motorgehäuse

14

Wellenzapfen

15

Ritzel

16

Zapfenansatz

17

Nadellager

18

Lagerzapfen

19

Stufenzahnrad

20

Nadellager

21

Verstellvorrichtung

22

Zahnsegment

23

Radiallager

24

erste Scheibe

25

Deckel

26

Axiallager

27

Scheibe

28

Sicherungsring

29

zweite Scheibe

30

Axiallager

31

Scheibe

32

Druckstifte

33

Druckfedern

34

Kugelrille

35

Kugel

36

Kugelkäfig

37

Ansatz

38

Führungsklaue

39

Kugelrille

40

Haltestift

51

Zentrierbohrung

52

Gehäusewand

53

Lagerbohrung

54

Gehäusewand

55

Bohrung

56

Gehäusewand

Claims (6)

1. Axialverstellvorrichtung (21) umfassend zwei relativ zu­ einander verdrehbare koaxial zueinander gelagerte Scheiben (24, 29), zwischen denen in über dem Umfang tiefenverän­ derlichen Paaren von Kugelrillen (34, 39) in den Scheiben (24, 29) Kugeln (35) geführt sind; von den Scheiben (24, 29) ist eine axial abgestützt und eine gegen die Rück­ stellkräfte von elastischen Federmitteln axial verschieb­ bar und zumindest eine von einem Antriebsmotor (11) an­ treibbar, der in einem Gehäuse (52) eingebaut ist und des­ sen Motorwelle (12) mit einem Antriebsritzel (15) verbun­ den ist, wobei sich an dem Antriebsritzel ein Zapfenansatz (16) befindet, der in einem Lager (17) läuft, das in dem Gehäuse (52) abgestützt ist und der Zapfenansatz (16) bei unbelastetem Ritzel (15) berührungsfrei im Lager (17) liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (11) und das Lager (17) in einem einzigen Gehäuseteil (52, 54) aufgenommen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zentrierbohrung (51) für den Antriebsmotor (11) und eine Lagerbohrung (53) für das Lager (17) in einer Aufspannung hergestellt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (17) ein Nadellager mit einem Lageraußenring (41) ist, dessen Lagernadeln (42) mit dem ausgelenkten Zapfenansatz (16) unmittelbar in Kontakt treten.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Ritzel (15) zwischen Motorwelle (12) und La­ ger (17) befindet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Lager (17) zwischen Motorwelle (12) und Ritzel (15) befindet.