DE102004009472A1

DE102004009472A1 - Kraftfahrzeuggetriebe mit ölnebelgeschmierter zweireihiger Nadellagerung

Info

Publication number: DE102004009472A1
Application number: DE200410009472
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dipl.-Ing. Köllermeyer; Andreas Dipl.-Ing. Wachsmuth
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nadellager eines Vorgelegegetriebes. Um eine Ölnebelschmierung bei einer hohen Ausfallsicherheit zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass das gelagerte Zahnrad ein Radialspiel von mindestens 5% des Nadelwälzkörperdurchmessers aufweist. Ferner weist der Lagerkäfig der Nadelwälzkörper ein Axialspiel von mindestens 10% des Nadelwälzkörperdurchmessers gegenüber Axialanschlägen auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe mit ölnebelgeschmierter zweireihiger Nadellagerung gemäß dem einteiligen Patentanspruch 1.

Aus der DE 100 02 026 A1 ist bereits eine zweireihige Nadellagerung für ein Kraftfahrzeuggetriebe bekannt. Diese weist in Übereinstimmung mit der Erfindung einen Lagerkäfig auf. Die bekannte Nadellagerung findet ebenfalls bevorzugt Anwendung bei einem Rückwärtsgang.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getriebe mit einem hohen Wirkungsgrad zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen vom einteiligen Patentanspruch 1 gelöst.

Die Ölnebelschmierung eines Kraftfahrzeuggetriebes hat im Verhältnis zur aufwändigen Druckölschmierung oder Schleuderölführung den Vorteil, dass der Wirkungsgrad des Gesamtgetriebes nicht negativ beeinflusst wird. Auch sind der konstruktive Aufwand und die Kosten für ein Ölnebelgeschmiertes Getriebe relativ gering.

Ein Vorteil von Nadellagern ist deren hohe Tragfähigkeit. Zweireihige Nadellager sind dabei gegenüber einreihigen Nadellagern mit sehr langen Nadeln besonders ausfallsicher.

Ein Vorteil des Radialspiels von mindestens 5% des Nadelwälzkörperdurchmessers und des Axialspiels von mindestens 10% des Nadelwälzkörperdurchmessers ist der, dass relativ wenig Reibung an der Zahnradlagerung entsteht, so dass dort trotz Verzicht auf eine aufwändige Schmierung Verschleiß und Fresserscheinungen sicher ausgeschlossen sind. Da die Reibung nur gering ist, ist auch die Lebenserwartung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes sehr hoch.

Der Lagerkäfig kann insbesondere aus Stahlblech hergestellt sein.

Eine Härtung und Phosphatierung der Nadelwälzkörper und des Lagerkäfigs aus Stahlblech führt darüber hinaus zu einem sicheren Betrieb der Zahnradlagerung bei Ölnebelschmierung.

Die Belastung und damit die Schmierungsnotwendigkeit eines Lagers erhöht sich mit dessen Drehzahl. Demzufolge bietet die Erfindung besondere Vorteile, wenn die Differenzdrehzahl zwischen dem nadelgelagerten Zahnrad und dessen zugehöriger Welle besonders groß ist. Insbesondere ist dies der Fall, wenn sich das Zahnrad gegenüber einem als stehend betrachteten Getriebegehäuse in die eine Richtung und die zugehörige Welle in die andere Richtung dreht.

Mittels Öltaschen an den Stirnseiten des Lagerkäfigs kann die Reibung in besonders vorteilhafter Weise verringert werden.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in drei Figuren näher beschrieben.
Dabei zeigen:
1 ein Vorgelegegetriebe mit einem Rückwärtsgang-Losrad, wobei der Rückwärtsgang mittels eines Zwischenrades verwirklicht wird,
2 in einem Halbschnitt eine Nadellagerung, welche das Rückwärtsgang-Losrad gemäß 1 gegenüber einer Getriebeausgangswelle lagert und
3 einen Ausbruch eines in 2 gezeigten Nadellagers in einer Abwicklung.
1 zeigt ein Vorgelegegetriebe 1 mit einem Rückwärtsgang-Losrad 2, wobei der Rückwärtsgang mittels eines Zwischenrades 3 verwirklicht wird. Dazu weist eine Zahnradebene des Rückwärtsganges folgende drei Zahnräder auf:

– ein antreibendes Festrad 5, welches drehfest mit einer gegenüber einem Getriebegehäuse drehbaren Vorgelegewelle 6 verbunden ist,
– das mit dem Festrad 5 kämmende Zwischenrad 3, welches gegenüber dem Getriebegehäuse drehbar gelagert ist und
– das mit dem Zwischenrad 3 kämmende Rückwärtsgang-Losrad 2, welches mittels einer Nadellagerung 4 drehbar gegenüber der Getriebeausgangswelle 7 gelagert ist, die gegenüber dem Getriebegehäuse drehbar angeordnet ist.

Dadurch, dass die Zahnradebenen der Vorwärtsgänge im Gegensatz zum Rückwärtsgang jeweils nur aus eine zwei Zahnräder umfassenden Zahnradpaarungen bestehen, dreht das Rückwärtsgang-Losrad 2 bei eingelegtem Vorwärtsgang gegensinnig zur Getriebeausgangswelle 7. In dem zeichnerisch in 1 dargestellten Fall dreht das Rückwärtsgang-Losrad 2 sogar bei eingelegtem direkten Vorwärtsgang gegensinnig zur Getriebeausgangswelle. Dabei stellt sich infolge der Gegensinnigkeit an der Nadellagerung 4 eine relativ hohe Drehzahldifferenz ein, deren Höhe vom jeweils eingelegten Vorwärtsgang abhängig ist.
2 zeigt die Nadellagerung 4 in einem Detail. In diesem schematischen Zeichnung ist dabei das Losrad 2 vom Durchmesser her kleiner dargestellt, als dies für das richtige Übersetzungsverhältnis gemäß 1 in der Praxis der Fall ist.
Das Losrad 2 weist eine zentrale Bohrung auf, die je nach Betriebszustand des Vorgelegegetriebes 1 koaxial zur Getriebeausgangswelle 7 liegt oder um ein Radialspiel r parallel versetzt zur Getriebeausgangswelle 7 liegt. Dieses Radialspiel r ist damit der maximale Spalt, den die Bohrung abzüglich eines Getriebeausgangswellendurchmessers und zwei mal dem Nadelwälzkörperdurchmesser ∅d aufweist.
Der formelmäßige Zusammenhang ist also: r ≥ 0,005·∅d
Innerhalb der Bohrung ist ein Nadellager 8 der Nadellagerung 4 eingesetzt. Das Nadellager 8 besteht aus dem in der Abwicklung gemäß 3 dargestelltem Lagerkäfig 9 und Nadelwälzkörpern 10 mit dem besagten Nadelwälzkörperdurchmesser ∅d. Der Lagerkäfig 9 besteht aus gehärtetem und phosphatiertem Stahlblech. Das Nadellager 8 ist dabei zweireihig. D.h., es sind axial beabstandet zwei Reihen von gleichmäßig am Umfang der Getriebeausgangswelle 7 verteilten Nadelwälzkörpern 10 angeordnet. Die Nadelwälzkörper 10 sind ebenfalls gehärtet und bestehen aus phosphatiertem Stahl.
Das Rückwärtsgang-Losrad 2 ist axial in beide Richtungen mit Spiel gegenüber der Getriebeausgangswelle 7 abgestützt. In die eine Richtung ist das Rückwärtsgang-Losrad 2 unmittelbar gegen einen Absatz der Getriebeausgangswelle 7 abgestützt. In die anderer Richtung ist das Rückwärtsgang-Losrad 2 gegen ein Axial-Sicherungsscheibe 11 abgestützt, welche sich über einen Axialsicherungsring DIN 471 an der Getriebeausgangswelle 7 abgestützt.
Der Lagerkäfig 9 ist axial in beide Richtungen mit Axialspiel a gegenüber der Getriebeausgangswelle 7 abgestützt. Dabei stützt sich der Lagerkäfig 9 gegen die selben Axialabstützungen ab, wie das Rückwärtsgang-Losrad 2. D.h, in die eine Richtung ist der Lagerkäfig 9 unmittelbar gegen den Absatz der Getriebeausgangswelle 7 abgestützt. In die andere Richtung ist der Lagerkäfig 9 gegen die Axial-Sicherungsscheibe 11 abgestützt, welche sich über einen Axialsicherungsring DIN 471 an der Getriebeausgangswelle 7 abgestützt. Dabei weist der Lagerkäfig 11 das besagte Axialspiel a gegenüber den beiden Axialabstützungen auf. Dieses Axialspiel a beträgt mindestens 10% des Nadelwälzkörperdurchmesser ∅d.
Der formelmäßige Zusammenhang ist also: a ≥ 0,01·∅d
Eine Schmiermittelzufuhr des Vorgelegegetriebes 1 und auch der Nadellagerung 4 erfolgt dabei über den Ölnebel, welcher sich infolge der Zahnräder-/Wellendrehungen innerhalb des Getriebegehäuses bildet.
3 zeigt, dass sich an den beiden axialen Stirnseiten des Lagerkäfigs 9 umfangsmäßig gleichmäßig verteilt Öltaschen 12 befinden. In diesen Öltaschen 12 sammelt sich Öl aus dem besagten Ölnebel. Damit wird als Zusatzmaßnahme zu dem relativ großen Axialspiel die Reibung zwischen dem Lagerkäfig 9 und den Axialanschlägen nochmals verringert.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann das Losrad auch das antreibende Zahnrad der Rückwärtsgang-Zahnradebene eines Vorgelegetriebes sein. In diesem Fall dreht das Rückwärtsgang-Losrad bei eingelegtem Vorwärtsgang gegensinnig zur zugehörigen Vorgelegewelle. Die geometrischen Erfordernisse und insbesondere die Anordnung der inneren Schaltung, welche zumeist aus Schaltgabeln oder Schaltschwingen besteht, bestimmen dabei, ob das Losrad auf der Vorgelegewelle oder der Getriebeausgangswelle angeordnet ist.
Alternativ kann die Nadellagerung auch bei jeder anderen Loslagerung Anwendung finden, bei welcher sich das Losrad mit sehr hoher Drehzahl bei Ölnebelschmierung gegenüber der zugehörigen Welle dreht. Dabei müssen sich das Losrad und die Welle nicht zwangsläufig bezüglich des als stehend betrachteten Getriebegehäuses gegensinnig drehen.
Die Axialabstützung des Nadellagerkäfigs muss nicht zwangsläufig die selbe Axialabstützung sein, an welcher sich auch das Losrad abstützt.
Die Öltaschen müssen nicht gleichmäßig am Umfang verteilt sein. Solange Unwuchten sicher ausgeschlossen sind, können die Öltaschen auch ungleichmäßig verteilt sein, um Schwingungserscheinungen und Geräusche zu verhindern.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.

Claims

Kraftfahrzeuggetriebe mit ölnebelgeschmierter zweireihiger Nadellagerung (4) eines Zahnrades (2) gegenüber einer Welle (7), wobei gehärtete Nadelwälzkörper (10) gegenüber einer Lagerbohrung im Zahnrad (2) ein Radialspiel (r) von mindestens 5% eines Nadelwälzkörperdurchmessers (∅d) aufweisen und ein Lagerkäfig (9) der Nadelwälzkörper (10) ein Axialspiel (a) von mindestens 10% des Nadelwälzkörperdurchmessers (∅d) gegenüber Axialanschlägen aufweist.
Zweireihige Nadellagerung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gehärteten Nadelwälzkörper (10) phosphatiert sind.
Zweireihige Nadellagerung nach einen der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig (9) aus gehärtetem und phosphatiertem Stahlblech besteht.
Zweireihige Nadellagerung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig stirnseitig Öltaschen (12) aufweist.
Zweireihige Nadellagerung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig (9) aus gehärtetem und phosphatiertem Stahlblech besteht und die Öltaschen (12) in den Lagerkäfig (9) eingestanzt sind.
Zweireihige Nadellagerung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (2) gegenüber der Welle (7) eine hohe Differenzdrehzahl aufweist.
Zweireihige Nadellagerung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die hohe Differenzdrehzahl daher herleitet, dass sich das Zahnrad (2) und die Welle (7) bezügliche eines Getriebegehäuses gegensinnig drehen.
Zweireihige Nadellagerung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (2) ein Rückwärtsgang-Losrad eines Vorgelegegetriebes (1) ist, welches den Rückwärtsgang mittels eines Zwischenrades (5) verwirklicht.