DE102009029097B4

DE102009029097B4 - Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften bei Schiebe-Losrädern eines Getriebes

Info

Publication number: DE102009029097B4
Application number: DE102009029097.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Krämer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2029-09-03
Also published as: DE102009029097A1; CN102003529A

Abstract

Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften bei Schiebe-Losrädern (1) eines Getriebes, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Bauteil (7, 8) zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften umfasst, welches axial betrachtet neben einem Lager (3), mittels dessen das Schiebe-Losrad (1) auf einer Welle (2) drehbar gelagert ist, und einem auf der Welle (2) drehfest angeordneten Kupplungskörper (4), dessen Schaltverzahnung (5) mit einer Schattverzahnung (6) des Schiebe-Losrades (1) im eingeschalteten Zustand des Schiebe-Losrades (1) zum Eingriff kommt, angeordnet ist, auf dem sich zumindest ein Teil einer Lagerfläche des Schiebe-Losrades (1) im eingeschalteten Zustand abstützt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften bei Schiebe-Losrädem eines Getriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Nach dem Stand der Technik sind Schiebe-Losräder in Getrieben mittels Lagern, die beispielsweise als Wälzlager, Gleitlager etc. ausgeführt sind, auf einer Welle axial verschiebbar gelagert. Hierbei werden im ausgeschalteten Zustand keine nennenswerten Kräfte übertragen und die Komponenten, d.h. Schiebe-Losrad, Lager und Welle können sich relativ zueinander bewegen. Zum Einschalten des Schiebe-Losrades wird dieses axial verschoben, derart, dass eine Schaltverzahnung des Schiebe-Losrades mit einer Schaltverzahnung eines auf der Welle angeordneten Kupplungskörpers zum Eingriff kommt.
Wenn ein Schiebe-Losrad zur Kraftübertragung mittels eines Schaltelementes eingeschaltet ist, entstehen durch die Verzahnungskräfte radial wirkende Kraftkomponenten, welche zu einer Druckbelastung des Lagers führen, auf dem das Schiebe-Losrad gelagert ist. Für den Fall eines Wälzlagers wird die Belastung über punkt- oder linienförmige Kontaktflächen übertragen, so dass lokal hohe Pressungen bzw. Spannungen entstehen, die bei zu hoher Belastung des Lagers oder bei einem Verkippen des Schiebe-Losrades in nachteiliger Weise dazu führen können, dass sich die Rollen des Lagers verformen und/oder dass Eindrücke in der inneren bzw. äußeren Wälzkörperlaufbahn verursacht werden. Durch diese Effekte wird die Lebensdauer des Lagers und der angrenzenden Bauteile negativ beeinträchtigt, zudem resultieren diese Effekte in einer unerwünschten Geräuschentwicklung.
Aus der DE 30 12 778 C2 der Anmelderin ist beispielsweise ein Rückwärtsgang-Schieberad eines Wechselgetriebes bekannt, das auf einer Welle gelagert und über eine Laufverzahnung ständig mit dem Antriebsstrang verbunden ist und Schaltzähne zur wahlweisen drehfesten Verbindung mit dieser Welle aufweist. Die Laufverzahnung und die Schaltzähne des Schieberads sind hierbei in gleicher Richtung schräg angeordnet, wobei die Zahnflanken der Schaltzähne von dem Verlauf des Schrägungswinkels abweichen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften bei Schiebe-Losrädem eines Getriebes anzugeben, durch die die erwähnten Probleme vermieden werden. Insbesondere soll im eingeschalteten Zustand das Lager, auf dem das Schiebe-Losrad gelagert ist, entlastet werden, wodurch Bauteilschäden vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird eine Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften bei Schiebe-Losrädem eines Getriebes vorgeschlagen, welche ein Bauteil zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften umfasst, welches axial betrachtet neben einem Lager, mittels dessen das Schiebe-Losrad auf einer Welle gelagert ist und einem auf der Welle drehfest angeordneten Kupplungskörper, dessen Schaltverzahnung mit einer Schaltverzahnung des Schiebe-Losrades im eingeschalteten Zustand des Schiebe-Losrades zum Eingriff kommt, angeordnet ist, auf dem sich zumindest ein Teil der Lagerfläche des Schiebe-Losrades im eingeschalteten Zustand abstützt.
Hierbei ist das Lager, auf dem das Schiebe-Losrad drehbar gelagert ist, axial betrachtet vorzugsweise derart dimensioniert, dass das Schiebe-Losrad im ausgeschalteten Zustand vollständig auf dem Lager läuft.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Bauteil zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften axial betrachtet derart dimensioniert, dass die resultierenden radial wirkenden Kräfte im eingeschalteten Zustand des Schiebe-Losrades als Zahnkräfte in Richtung des Bauteils wirken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Bauteil zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften als Stützbuchse ausgeführt, die axial betrachtet zwischen dem Lager und dem auf der Welle angeordneten Kupplungskörper angeordnet ist, wobei radial betrachtet der Außendurchmesser der Stützbuchse dem Außendurchmesser des Lagers entspricht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Bauteil zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften als Wellenschulter ausgeführt sein, die entsprechend dimensioniert ist. Dadurch entsteht der Vorteil, dass kein zusätzliches Bauteil erforderlich ist, was hinsichtlich der Herstellungs- und Montagekosten positiv auswirkt.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird die Fläche zur Übertragung der radial wirkenden Kräfte vergrößert, da die gesamte Fläche des Bauteils zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften zur Verfügung steht, und das Lager entlastet, wodurch Bauteilschäden weitgehend vermieden werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Gleiche bzw. vergleichbare Bauteile sind dabei auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht eines auf einer Welle gelagerten Schiebe-Losrades ohne eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften im ausgeschalteten Zustand;
2 eine schematische Schnittansicht eines auf einer Welle gelagerten Schiebe-Losrades ohne eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften im eingeschalteten Zustand;
3 eine schematische Schnittansicht eines auf einer Welle gelagerten Schiebe-Losrades und einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften im ausgeschalteten Zustand;
4 eine schematische Schnittansicht eines auf einer Welle gelagerten Schiebe-Losrades und der ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften im eingeschalteten Zustand;
5 eine schematische Schnittansicht eines auf einer Welle gelagerten Schiebe-Losrades und einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften im ausgeschalteten Zustand; und
6 eine schematische Schnittansicht eines auf einer Welle gelagerten Schiebe-Losrades und der zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften im eingeschalteten Zustand.

In 1 ist ein Schiebe-Losrad 1 gezeigt, welches auf einer Welle 2 mittels eines Nadellagers 3 gelagert ist. In der Figur sind ferner der Kupplungskörper 4, umfassend eine Schattverzahnung 5, die im eingeschalteten Zustand des Schiebe-Losrades 1 mit einer entsprechenden Schaltverzahnung 6 des Schiebe-Losrades 1 zum Eingriff kommt, wie anhand 2 veranschaulicht.
Wie bereits erläutert, entstehen bei der in 1 und 2 gezeigten herkömmlichen Anordnung eines Schiebe-Losrades 1 im eingeschalteten Zustand durch die Verzahnungskräfte der Laufverzahnung radial wirkende Kraftkomponenten, welche zu einer Druckbelastung des Lagers 3 führen. Da bei den eingesetzten Lagern 3 die Belastung über punkt- oder linienförmige Kontaktflächen übertragen wird, entstehen dadurch lokal hohe Pressungen bzw. Spannungen, die bei zu hoher Belastung des Lagers 3 zu einer Verformung der Rollen des Lagers und/oder zur Bildung von Eindrücken in der inneren bzw. äußeren Wälzkörperlaufbahn führen können.
Um dies zu vermeiden, wird gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die Gegenstand der 3 und 4 ist, vorgeschlagen, eine Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften bei Schiebe-Losrädem eines Getriebes zu verwenden, die ein Bauteil 7 zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften umfasst, welches als Stützbuchse ausgeführt ist, die axial betrachtet zwischen dem Lager 3 und dem auf der Welle 2 angeordneten Kupplungskörper 4 angeordnet ist, wobei radial betrachtet der Außendurchmesser der Stützbuchse 7 dem Außendurchmesser des Lagers 3 entspricht.
Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf 4 gleitet im eingeschalteten Zustand des Schiebe-Losrades 1 ein Teil der Lagerfläche des Schiebe-Losrades 1 auf der Stützbuchse 7 und stützt sich dort ab. Durch den Einsatz der Stützbuchse 7 wird die Fläche zur Übertragung der radial wirkenden Kräfte vergrößert und somit die Pressung reduziert, wodurch das Lager 3 entlastet wird und Bauteilschäden vermieden werden. Hierbei liegt ein ausreichend großer Teil der Lagerfläche des Schiebe-Losrades 1 auf der Stützbuchse 7 auf; die resultierenden radial wirkenden Kräfte wirken in Richtung der Stützbuchse 7, um die Lagerbelastung weiter zu reduzieren.
Bei dem gezeigten Beispiel ist das Lager 3 axial betrachtet derart dimensioniert, dass das Schiebe-Losrad 1 im ausgeschalteten Zustand vollständig auf dem Lager 3 läuft, wie anhand 3 veranschaulicht.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die Gegenstand der 5 und 6 ist, ist das Bauteil zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften als eine axial betrachtet zwischen dem Lager 3 und dem auf der Welle 2 angeordneten Kupplungskörper 4 angeordnete Wellenschulter 8 der Welle 2 ausgeführt, deren Außendurchmesser dem Außendurchmesser des Lagers 3 entspricht.
Analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 gleitet im eingeschalteten Zustand des Schiebe-Losrades 1 ein Teil der Lagerfläche des Schiebe-Losrades 1 auf der Wellenschulter 8 und stützt sich dort ab, wie anhand 6 verdeutlicht Gemäß 5 läuft das Schiebe-Losrad 1 im ausgeschalteten Zustand vollständig auf dem Lager 3.
In Abhängigkeit von der Kontur des Schiebe-Losrades 1 an dessen dem Kupplungskörper 4 zugewandten Seite kann der Außendurchmesser des Bauteils zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften 7, 8 einen größeren Außendurchmesser aufweisen als das Lager 3.
Bezugszeichenliste

1: Schiebe-Losrad
2: Welle
3: Lager
4: Kupplungskörper
5: Schaltverzahnung des Kupplungskörpers 4
6: Schaltverzahnung des Schiebe-Losrades 1
7: Stützbuchse
8: Wellenschulter

Claims

Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften bei Schiebe-Losrädern (1) eines Getriebes, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Bauteil (7, 8) zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften umfasst, welches axial betrachtet neben einem Lager (3), mittels dessen das Schiebe-Losrad (1) auf einer Welle (2) drehbar gelagert ist, und einem auf der Welle (2) drehfest angeordneten Kupplungskörper (4), dessen Schaltverzahnung (5) mit einer Schattverzahnung (6) des Schiebe-Losrades (1) im eingeschalteten Zustand des Schiebe-Losrades (1) zum Eingriff kommt, angeordnet ist, auf dem sich zumindest ein Teil einer Lagerfläche des Schiebe-Losrades (1) im eingeschalteten Zustand abstützt.
Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften bei Schiebe-Losrädern (1) eines Getriebes, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (3), auf dem das Schiebe-Losrad (1) drehbar gelagert ist, axial betrachtet derart dimensioniert ist, dass das Schiebe-Losrad (1) im ausgeschalteten Zustand vollständig auf dem Lager (3) läuft.
Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften bei Schiebe-Losrädern (1) eines Getriebes, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (7, 8) zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften axial betrachtet derart dimensioniert ist, dass die resultierenden radial wirkenden Kräfte im eingeschalteten Zustand des Schiebe-Losrades (1) als Zahnkräfte in Richtung des Bauteils (7, 8) wirken.
Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften bei Schiebe-Losrädern (1) eines Getriebes, nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass radial betrachtet der Außendurchmesser des Bauteils (7, 8) zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften dem Außendurchmesser des Lagers (3) entspricht.
Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften bei Schiebe-Losrädern (1) eines Getriebes, nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (7, 8) zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften als Stützbuchse (7) ausgeführt ist.
Einrichtung zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften bei Schiebe-Losrädern (1) eines Getriebes, nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (7, 8) zur Aufnahme von radial wirkenden Kräften als Wellenschulter (8) der Welle (2) ausgeführt ist.