DE102008025502A1

DE102008025502A1 - Getriebelager-Montageeinheit und Getriebelager

Info

Publication number: DE102008025502A1
Application number: DE102008025502A
Authority: DE
Inventors: Riad Bauch; Thomas Wolf; Michael Tschirschwitz
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2009-12-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebelager-Montageeinheit (25) mit einem Innenring (12), einem Käfig (15) und im Käfig (15) angeordneten Wälzkörpern (14), die als Kugeln ausgebildet sind und auf dem Innenring (12) abrollen. Die erfindungsgemäße Getriebelager-Montageeinheit (25) zeichnet sich dadurch aus, dass der Innenring (12), der Käfig (15) und die Wälzkörper (14) verliersicher miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebelager-Montageeinheit und ein Getriebelager, welche insbesondere bei einem Getriebe eines Fahrzeugs zum Einsatz kommen.
Getriebelager sind in der Regel als Kegelrollenlager ausgebildet. Kegelrollenlager können axial gegeneinander angestellt werden und weisen eine hohe Tragkraft auf. Vereinzelt kommen auch andere Typen von Wälzlagern bei Getrieben zum Einsatz. So ist aus der DE 103 38 635 A1 ein Differentialgetriebe für Fahrzeuge bekannt, das einen Getriebeeingang und zwei Getriebeausgangswellen aufweist, die auf einander gegenüberliegenden Seiten eines Differentialgetriebegehäuses aus dem Differentialgetriebegehäuse austreten. Im Bereich zwischen den Getriebeausgangswellen ist ein Differentialkorb im Differentialgetriebegehäuse angeordnet. Der Differentialkorb ist durch eine Kugellageranordnung mit mindestens zwei Schrägkugellagern drehbar im Differentialgetriebegehäuse gelagert. Mittels mindestens einer Tellerfeder wird in der Kugellageranordnung eine Lagervorspannung erzeugt.
Da die Einbauorte von Getriebelagern in vielen Fällen schlecht zugänglich sind, kann es bei der Montage der Getriebelager zu Problemen kommen. Außerdem ist es bei Getriebelagern schwierig, alle Betriebsanforderungen optimal zu erfüllen. Einerseits sind Getriebelager relativ hohen Belastungen ausgesetzt und müssen deshalb eine ausreichend hohe Tragzahl aufweisen. Andererseits besteht bei Getrieben häufig die Forderung nach einer möglichst geringen Reibung. Diese Forderungen lassen sich mit Wälzlagertypen, die typbedingt eine große Kontaktfläche zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen und damit eine hohe Tragzahl aufweisen, nur schwer erfüllen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe mit einer kostengünstigen, zuverlässigen und reibungsarmen Lagerung auszustatten, die mit geringem Aufwand montierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Getriebelager-Montageeinheit mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1 und durch ein Getriebelager gemäß Anspruch 12 gelöst.
Die erfindungsgemäße Getriebelager-Montageeinheit weist einen Innenring, einen Käfig und im Käfig angeordnete Wälzkörper auf, die als Kugeln ausgebildet sind und auf dem Innenring abrollen. Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Getriebelager-Montageeinheit besteht darin, dass der Innenring, der Käfig und die Wälzkörper verliersicher miteinander verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Getriebelager-Montageeinheit hat den Vorteil, dass damit eine sehr reibungsarme Lagerung in einem Getriebe realisierbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die Zusammenfassung mehrerer Lagerbestandteile zu einer Einheit die Anzahl der einzeln zu montierenden Bauteile und damit auch der Montageaufwand gesenkt werden kann.
Vorzugsweise ist der Käfig über die Wälzkörper verliersicher und drehbar am Innenring fixiert. Dadurch wird ein Verschleiß des Käfigs durch einen berührenden Kontakt zwischen dem Käfig und dem Innenring vermieden, der für eine direkte Fixierung des Käfigs am Innenring erforderlich ist.
Der Käfig kann Aufnahmetaschen aufweisen, in denen die Wälzkörper verliersicher angeordnet sind und die zu einer ersten Axialseite hin offen und zu einer zweiten Axialseite hin geschlossen sind. Eine derartige Käfigkonzentration ermöglicht eine sehr einfache Bestückung des Käfigs mit Wälzkörpern.
Insbesondere kann der Käfig einen Seitenring mit axialen Fortsätzen aufweisen, welche die Wälzkörper partiell umschließen. Die axialen Fortsätze können als Segmente einer Kugeloberfläche ausgebildete Führungsflächen zur Führung der Wälzkörper aufweisen. die Wälzkörper von den Führungsflächen in Umfangsrichtung des Käfigs stärker umschlossen werden als in Axialrichtung. Dadurch wird eine gute Führung der Wälzkörper im Käfig gewährleistet. Vorzugsweise wird jeder Wälzkörper von vier axialen Fortsätzen geführt.
Der Käfig ist bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Dies hat den Vorteil dass der Käfig kostengünstig hergestellt werden kann und ein geringes Gewicht aufweist.
Der Innenring der erfindungsgemäßen Getriebelager-Montageeinheit kann eine innere Wälzkörperlaufbahn mit einer umlaufenden, rillenförmigen Vertiefung aufweisen. Diese Vertiefung ermöglicht mit sehr geringem Aufwand eine verliersichere Fixierung des mit den Wälzkörpern bestückten Käfigs am Innenring. Über die Tiefe der Vertiefung kann festgelegt werden, wie stark der Wälzkörperbestückte Käfig am Innenring fixiert ist. Ein guter Kompromiss zwischen einer starken Fixierung und damit einer guten Verliersicherheit und einer schwachen Fixierung und damit einer Erleichterung der Montage lässt sich mit einer Vertiefung erzielen, deren Tiefe zwischen 0,5 mm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,82 mm und 0,88 mm beträgt.
Der Innenring ist vorzugsweise als ein einreihiger Wälzlagerring ausgebildet.
Die Getriebelager-Montageeinheit ist insbesondere für einen Einbau in ein Fahrzeuggetriebe ausgebildet.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Getriebelager mit der erfindungsgemäßen Getriebelager-Montageeinheit.
Das Getriebelager kann zusätzlich zur Getriebelager-Montageeinheit einen Außenring aufweisen. Dabei können der Innenring und der Außenring eine unterschiedliche axiale Erstreckung aufweisen. Insbesondere ist das Getriebelager als ein Schrägkugellager ausgebildet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel für ein Differentialgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit zwei erfindungsgemäß ausgebildeten Getriebelagern in Schnittdarstellung,
2 ein Ausführungsbeispiel des Getriebelagers in Schnittdarstellung,
3 den Innenring des in 2 dargestellten Getriebelagers in Schnittdarstellung,
4 den Käfig des in 2 dargestellten Getriebelagers in Aufsicht,
5 den in 4 dargestellten Käfig in Perspektivdarstellung,
6 den in 4 dargestellten Käfig, wobei der Schnitt entlang der in 4 eingezeichneten Schnittlinie A-A verläuft,
7 ein Ausführungsbeispiel einer Montageeinheit für das Getriebelager in Schnittdarstellung und
8 die in 7 dargestellte Montageeinheit in Perspektivdarstellung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Differentialgetriebe 1 eines Kraftfahrzeugs mit zwei erfindungsgemäß ausgebildeten Getriebelagern 2 in Schnittdarstellung.
Das Differentialgetriebe 1 weist ein Gehäuse 3 auf, in dem die Getriebelager 2 und eine Vielzahl weiterer Komponenten untergebracht sind. Mit den Getriebelagern 2 ist ein Differentialkorb 4 drehbar im Gehäuse 3 des Differentialgetriebes 1 gelagert. Mittels Schrauben 5 ist ein Tellerrad 6 drehfest mit dem Differentialkorb 4 verbunden. Das Tellerrad 6 ist als ein Zahnrad ausgebildet und kämmt mit einem Ritzel 7, das auf einer nicht figürlich dargestellten Welle angeordnet ist.
Quer durch das Innere des Differentialkorbes 4 erstreckt sich eine Achse 8, auf der diametral gegenüber zwei Ausgleichskegelräder 9 drehbar angeordnet sind. Die Achse 8 ist drehfest mit dem Differentialkorb 4 verbunden und senkrecht zur Rotationsachse des Differentialkorps 4 orientiert. Die Ausgleichskegelräder 9 sind als kegelförmige Zahnräder ausgebildet und kämmen mit Antriebskegelrädern 10. Die Antriebskegelrädern 10 sind im Inneren des Differentialkorbes 4 diametral gegenüber auf je einer Ausgangswelle 11 drehfest fixiert und ebenfalls als kegelförmige Zahnräder ausgebildet. Die Ausgangswellen 11 sind im Differentialkorb 4 drehbar gelagert. Die Rotationsachsen der Antriebskegelräder 10 sind um 90° verdreht zu den Rotationsachsen der Ausgleichskegelräder 9 angeordnet.
Zum Antrieb des Kraftfahrzeugs wird das Ritzel 7 von einem nicht figürlich dargestellten Motor über ein nicht figürlich dargestelltes Getriebe in Rotation versetzt. Über den Zahneingriff zwischen dem Ritzel 7 und dem Tellerrad 6 wird die Rotationsbewegung auf das Tellerrad 6 und damit auf den Differentialkorb 4 übertragen. Der Differentialkorb 4 treibt über die Achse 8, die Ausgleichskegelräder 9 und die Antriebskegelräder 10 die Ausgangswellen 11 an. Dabei ist durch die Ausgleichskegelräder 9 gewährleistet, dass beispielsweise bei Kurvenfahrten des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen für die beiden Ausgangswellen 11 möglich sind. An die Ausgangswellen 11 können Antriebswellen zum Antrieb der Räder des Kraftfahrzeugs angeflanscht werden.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Getriebelagers 2 in Schnittdarstellung. Das Getriebelager 2 ist als ein einreihiges Schrägkugellager ausgebildet und weist einen Innenring 12, einen Außenring 13, Wälzkörper 14 und einen Käfig 15 auf. Der Innenring 12 weißt eine innere Laufbahn 16 auf, auf der die Wälzkörper 14 abrollen. Die innere Laufbahn 16 weist eine in Umfangsrichtung verlaufende, rillenförmige Vertiefung 17 auf. In einem axialen Randbereich der inneren Laufbahn 16 weist der Innenring 12 eine umlaufende Schulter 18 auf. Details zu den geometrischen Verhältnissen des Innenrings 12 werden anhand von 3 erläutert.
Der Außenring 13 weist eine äußere Laufbahn 19 auf, auf der die Wälzkörper 14 abrollen. In einem axialen Randbereich der äußeren Laufbahn 19, am zur Schulter 18 entgegengesetzten Ende des Innenrings 12, weist der Außenring 13 eine umlaufende Schulter 20 auf. Demgemäß wird die axiale Bewegungsfreiheit der Wälzkörper 14 durch die Schulter 18 des Innenrings 12 und die Schulter 20 des Außenrings 13 begrenzt.
Der Innenring 12 und der Außenring 13 können unterschiedliche axiale Erstreckungen aufweisen.
Die Wälzkörper 14 sind als Kugeln ausgebildet und werden im Käfig 15 geführt. Der Käfig 15 ist vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt und wird im Folgenden anhand der 4 und 5 noch näher erläutert.
3 zeigt den Innenring 12 des in 2 dargestellten Getriebelagers 2 in Schnittdarstellung. Wie aus 3 hervorgeht, weist die Vertiefung 17 bzgl. des axial angrenzenden Bereichs der inneren Laufbahn 16 eine Tiefe T auf. Als Bezugsniveau für die Tiefe T wird der maximale Radius des Innenrings 12 im Bereich zwischen der Vertiefung 17 und eines axialen Endes des Innenrings 12 herangezogen. Die Schulter 18 liegt außerhalb dieses Bereichs, d. h. es wird das bzgl. der Vertiefung 17 der Schulter 18 gegenüberliegende axiale Ende des Innenrings 12 gewählt. Ein typischer Wert für die Tiefe T der Vertiefung 17 beträgt zwischen 0,5 mm und 1 mm. Besonders gute Ergebnisse lassen sich mit Werten für die Tiefe T zwischen 0,82 mm und 0,88 mm erzielen.
4 zeigt den Käfig 15 des in 2 dargestellten Getriebelagers 2 in Aufsicht. Eine zugehörige Perspektivdarstellung zeigt 5. Eine zugehörige Schnittdarstellung für die in 4 eingezeichnete Schnittlinie A-A zeigt 6.
Der Käfig 15 weist einen Seitenring 21 auf, von dem sich zu einer Axialrichtung hin mehrere axiale Fortsätze 22 erstrecken. Die axialen Fortsätze 22 sind paarweise gruppiert, wobei die axialen Fortsätze 22 innerhalb eines Paares radial nebeneinander angeordnet und weniger stark voneinander abgesetzt sind als dies für axiale Fortsätze 22 verschiedener Paare der Fall ist.
Durch je vier axiale Fortsätze 22 wird eine Aufnahmetasche 23 zur Aufnahme eines Wälzkörpers 14 gebildet. Dabei grenzt jeder axiale Fortsatz 22 jeweils an zwei Aufnahmetaschen 23 und umschließt demgemäß im bestückten Zustand des Käfigs 15 jeweils zwei Wälzkörper 14 partiell. Die Aufnahmetaschen 23 sind zu einer Axialseite des Käfigs 15 hin offen. Zur anderen Axialseite des Käfigs 15 sind die Aufnahmetaschen 23 durch den Seitenring 21 verschlossen. Die Aufnahmetaschen 23 sind an die Form der Wälzkörper 14 angepasst und demgemäß kugelförmig ausgebildet. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die axialen Fortsätze 22 Führungsflächen 24 zur Führung der Wälzkörper 14 aufweisen, die als Segmente einer Kugeloberfläche ausgebildet sind.
Die Dimensionen der Aufnahmetaschen 23 sind so auf die Wälzkörper 14 abgestimmt, dass die Wälzkörper 14 leicht in die Aufnahmetaschen 23 eingesetzt werden können und dann verliersicher in den Aufnahmetaschen 23 gehalten werden. Die Fixierung der Wälzkörper 14 in den Aufnahmetaschen 23 kann durch einen geringfügigen Hinterschnitt erreicht werden, der durch die axialen Fortsätze 22 bezogen auf die Axialrichtung des Käfigs 15 oder bezogen auf eine Richtung, die einen spitzen Winkel mit dieser Axialrichtung einschließt, gebildet wird.
Die beschriebene Ausbildung der Aufnahmetaschen 23 hat zur Folge, dass die Wälzkörper 14 von den axialen Fortsätzen 22 in Umfangsrichtung des Käfigs 15 stärker umschlossen werden als in Axialrichtung und auch in Radialrichtung des Käfigs 15.
Wie anhand von 7 näher erläutert wird, bildet der in den 4, 5 und 6 dargestellte Käfig 15 zusammen mit den Wälzkörpern 14 und dem Innenring 12 eine Einheit, die bei der Montage des Getriebelagers 2 als ein Teil gehandhabt werden kann und somit eine einfache und schnelle Montage ermöglicht.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Montageeinheit 25 für das Getriebelager 2 in Schnittdarstellung. Eine zugehörige Perspektivdarstellung zeigt 8. Die Montageeinheit 25 besteht aus dem Innenring 12 und dem mit den Wälzkörpern 14 bestückten Käfig 15. Wie bereits erwähnt sind die Wälzkörper 14 verliersicher in den Aufnahmetaschen 23 des Käfigs 15 angeordnet. Zudem ist der Käfig 15 verliersicher am Innenring 12 fixiert. Die Fixierung des Käfigs 15 am Innenring 12 erfolgt über die Wälzkörper 14 im Zusammenspiel mit der Vertiefung 17 des Innenrings 12.
Die Wälzkörper 14 sind in der Vertiefung 17 des Innenrings 12 angeordnet und gleichzeitig im Käfig 15 geführt. Da der Käfig 15 die innere Laufbahn 16 radial umschließt, kann der Käfig 15 nicht in Radialrichtung vom Innenring 12 entfernt werden. Es ist somit allenfalls möglich, den Käfig 15 in Axialrichtung vom Innenring 12 abzuziehen, wobei lediglich die Axialseite des Innenrings 12 in Frage kommt, die nicht durch die Schulter 18 blockiert wird. Aber auch in diese Richtung kann der Käfig 15 nicht ohne weiteres relativ zum Innenring 12 verschoben werden, da es hierzu erforderlich ist, die Wälzkörper 14 aus der Vertiefung 17 der inneren Laufbahn 16 zu entnehmen. Dies bedarf einer mittleren Radialbewegung sämtlicher Wälzkörper 14 um eine Strecke, die wenigstens der Tiefe T der Vertiefung 17 entspricht. Eine solche Bewegung kann beispielsweise durch eine gewisse Elastizität des Käfigs 15 und/oder durch ein gewisses Spiel der Wälzkörper 14 in den Aufnahmetaschen 23 ermöglicht werden. Allerdings ist für diese Bewegung, die Voraussetzung für ein Entfernen des bestückten Käfigs 15 vom Innenring 12 ist, ein aktives Zutun erforderlich, d. h. der Innenring 12, der Käfig 15 und die Wälzkörper 14 sind verliersicher miteinander verbunden.

1: Differentialgetriebe
2: Getriebelager
3: Gehäuse
4: Differentialkorb
5: Schraube
6: Tellerrad
7: Ritzel
8: Achse
9: Ausgleichskegelrad
10: Antriebskegelrad
11: Ausgangswelle
12: Innenring
13: Außenring
14: Wälzkörper
15: Käfig
16: innere Laufbahn
17: Vertiefung
18: Schulter
19: äußere Laufbahn
20: Schulter
21: Seitenring
22: axialer Fortsatz
23: Aufnahmetasche
24: Führungsfläche
25: Montageeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10338635 A1 [0002]

Claims

Getriebelager-Montageeinheit mit – einem Innenring (12), – einem Käfig (15), – im Käfig (15) angeordneten Wälzkörpern (14), die als Kugeln ausgebildet sind und auf dem Innenring (12) abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (12), der Käfig (15) und die Wälzkörper (14) verliersicher miteinander verbunden sind.
Getriebelager-Montageeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (15) über die Wälzkörper (14) verliersicher und drehbar am Innenring (12) fixiert ist.
Getriebelager-Montageeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (15) Aufnahmetaschen (23) aufweist, in denen die Wälzkörper (14) verliersicher angeordnet sind und die zu einer ersten Axialseite hin offen und zu einer zweiten Axialseite hin geschlossen sind.
Getriebelager-Montageeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (15) einen Seitenring (21) mit axialen Fortsätzen (22) aufweist, welche die Wälzkörper (14) partiell umschließen.
Getriebelager-Montageeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Fortsätze (22) als Segmente einer Kugeloberfläche ausgebildete Führungsflächen (24) zur Führung der Wälzkörper (14) aufweisen.
Getriebelager-Montageeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (14) von den Führungsflächen (24) in Umfangsrichtung des Käfigs (15) stärker umschlossen werden als in Axialrichtung.
Getriebelager-Montageeinheit nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wälzkörper (14) von vier axialen Fortsätzen geführt (22) wird.
Getriebelager-Montageeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (15) aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist.
Getriebelager-Montageeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (12) eine innere Wälzkörperlaufbahn (16) mit einer umlaufenden, rillenförmigen Vertiefung (17) aufweist.
Getriebelager-Montageeinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (17) eine Tiefe (T) zwischen 0,5 mm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,82 mm und 0,88 mm aufweist.
Getriebelager-Montageeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (12) als ein einreihiger Wälzlagerring ausgebildet ist.
Getriebelager-Montageeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebelager-Montageeinheit (25) für einen Einbau in ein Fahrzeuggetriebe ausgebildet ist.
Getriebelager zur drehbaren Lagerung eines Getriebeteils, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Getriebelager-Montageeinheit (25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Getriebelager nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebelager (1) einen Außenring (13) aufweist.
Getriebelager nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (12) und der Außenring (13) eine unterschiedliche axiale Erstreckung aufweisen.
Getriebelager nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es als ein Schrägkugellager ausgebildet ist.