DE102009056235A1

DE102009056235A1 - Zahnradgetriebe

Info

Publication number: DE102009056235A1
Application number: DE102009056235A
Authority: DE
Inventors: Helmut Göbbels; Thomas Fülling; Thomas Kumbein; Thomas Grandi; Stefan Herzig
Original assignee: Skoda Auto AS; Volkswagen AG
Current assignee: Skoda Auto AS; Volkswagen AG
Priority date: 2009-11-28
Filing date: 2009-11-28
Publication date: 2011-06-01

Abstract

Es wird ein Zahnradgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei parallelen Getriebewellen offenbart, welche jeweils mit mindestens zwei einzelnen Lagern (4, 5) in einem ein- oder mehrteiligen Getriebegehäuse (1) gelagert sind. Zur Optimierung der Komponenten hinsichtlich des konstruktiven Aufwandes innerhalb des Zahnradwechselgetriebes ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens zwei benachbarte Lager (4, 5) über eine Lagerverbindungseinrichtung (6) miteinander in räumlicher verschieblicher Verbindung stehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnradgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei parallelen Getriebewellen, welche jeweils mit mindestens zwei einzelnen Lagern in einem ein- oder mehrteiligen Getriebegehäuse gelagert sind.
Für eine solche Lagerung von Wellen in Zahnradgetrieben sind aus dem Stand der Technik verschiedene Lösungen bekannt. Eine Lösung ist, dass jedes Lager einzeln in eine entsprechende Bohrung im Getriebegehäuse eingesetzt und mit Hilfe von Wellensicherungsringen gehalten wird. In diesem Fall spricht man von einer Einzellagerung, die aus dem allgemeinen Maschinenbau bekannt ist. Diese klassische Einzellagerung erfordert einen hohen Montageaufwand, da sich diese Form der Montage kaum automatisieren lässt.
Aus der DE 102 50 733 B4 ist eine Lösung bekannt, bei der die Lager der Wellen in einer mit dem Getriebegehäuse verbindbaren Lagerplatte geklemmt werden. Um die Klemmung der Lager zu erreichen, ist die Lagerplatte in der jeweiligen Bohrungsmitte geteilt, und die beiden Hälften werden über Schrauben so miteinander verbunden, dass das in der Bohrung befindliche Lager an seinem Außenring geklemmt und so dessen Bewegung verhindert wird.
Aus der DE 103 43 992 A1 ist eine mehrteilige Lagerbrille zur Aufnahme von Wälzlagern bekannt. Die mehrteilig ausgeführte Lagerbrille umschließt bei ihrer eigenen Montage die Wälzlager und ermöglicht so den Festsitz der Lageraußenringe in der Lagerbrille. Für die nachfolgende Getriebemontage positioniert die Lagerbrille die in ihr fixierten Wälzlager zueinander und ermöglicht so die Montage dieses Verbundes in einem Getriebegehäuse.
Problematisch bei dieser Lösung ist, dass die Lager keinerlei Möglichkeit besitzen, während des Montagevorgangs ihre relative Position zueinander zu verändern. Dadurch sind sie auch nicht in der Lage Toleranzschwankungen auszugleichen. Dies kann im Betrieb des Getriebes zu Verspannungen und daraus resultierter erhöhter Lagerbelastung und somit zur vorzeitigen Verschleiß der Lager führen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen so weiterzubilden, dass die vorstehend genannten Probleme überwunden werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Montageverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.
Bei einer Wellenlagerung der eingangs beschriebenen Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens zwei benachbarte Lager über eine Lagerverbindungseinrichtung, im Weiteren auch als Lagerbrille bezeichnen, räumlich verschiebbar in Verbindung stehen. Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht darin, durch die räumliche Positionierung der Lager und damit zwangsweise auch der Wellen zueinander eine optimale Montage zu ermöglichen und gleichzeitig einen Toleranzausgleich zuzulassen, der ein Verspannen der Lager und die Gefahr von erhöhtem Lagerverschleiß verhindert.
Eine mögliche Ausführungsform der vorstehenden Erfindung ist, die Lager auf der, dem Verbrennungsmotor abgewandten Seite des Zahnradgetriebes mit der Lagerbrille zu verbinden. Dadurch ergibt sich zusätzlich die Möglichkeit, die auf der abtriebsfernen Seite auftretenden Zug- und Schubkräfte über die Lagerbrille und damit über eine größere Fläche auf den tragenden Bereich eines Getriebegehäuses zu überfragen. Durch diese Anordnung wird die punktuelle Belastung des Getriebegehäuses reduziert, da sich die kraftübertragende Fläche entsprechend der Auflagefläche der Lagerbrille vergrößert. Um zu verhindern, dass die einzelnen Lager auf Grund von Montagetoleranzen zusätzlichen Belastungen ausgesetzt sind, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, ein oder mehrere Lager in der Lagerbrille drehbar auszuführen. Diese Ausführung ermöglicht in einem begrenzenden Bereich den Toleranzausgleich und verhindert so auch die Einleitung zusätzlicher Kräfte in die Lagerbrille und in andere umliegende Bauteile.
Für die Ausgestaltung der Lager zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Zahnradgetriebe kann es vorteilhaft sein, den Lageraußenring mindestens mit einer Nut auszuführen, um die Lager mit Hilfe von Wellensicherungsringen im Gehäuse fixieren zu können.
Alternativ dazu kann es bei großen Fertigungsvolumen sinnvoll sein, dass mindestens ein Lager an seinem Lageraußenring einen Bund aufweist. Durch diesen Bund als Axialsicherung kann ein Wellensicherungsring entfallen, da seine Funktion von dem Bund übernommen wird. Dies führt zu einer Reduktion der Fertigungszeit in der Montage, da nur ein Wellensicherungsring gesetzt werden muss. Die Entscheidung, ob ein oder zwei Wellensicherungsringe zum Einsatz kommen, sei dem Fachmann überlassen, da hier verschiedenste Parameter bei der Wahl der richtigen Montageausführung eine Rolle spielen.
Um den Festsitz der Lageraußenringe im Getriebegehäuse zu gewährleisten, gibt es verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung. Bei einer Ausführungsform wird der Lageraußenring eines oder mehrerer Lager über einen Preßsitz in der entsprechenden Bohrung im Getriebegehäuse gehalten. Diese Ausführungsform wird vorzugsweise bei Lagern gewählt, die nur geringen Belastungen in axialer Richtung ausgesetzt sind. In der stärker belasteten Axialrichtung kann das Auswandern des Lagers durch die erfindungsgemäße Lagerbrille unterbunden werden, die hierbei in einer Richtung als Anschlag dient.
Für Lager, die größeren axialeren Beanspruchungen ausgesetzt sind, ist eine Ausführungsform vorteilhaft, bei der das Lager zusätzlich mit einem in einer Nut angeordneten Wellensicherungsring gegen axiales Verschieben gehalten wird.
Die Gesamtauslegung der Lagerung des Zahnradgetriebes erfolgt vorteilhafter Weise derart, dass die Lagerbrille eine axiale Krafteinleitung in das Getriebegehäuse ermöglicht und somit als kraftführendes Bauteil in der Gesamtkonzeption des Getriebes Berücksichtigung findet. Dadurch kann die Dimensionierung des Getriebegehäuses entsprechend erfolgen, d. h. gegebenenfalls können Wandstärken geringer ausgelegt werden oder Verstärkungsrippen entfallen.
Zusätzlich zu der Funktion der Lagerpositionierung und der Krafteinleitung in das Getriebegehäuse kann die Lagerbrille ein oder mehrere Aufnahmen zur Positionierung weiterer Wellen aufweisen. Dadurch besteht die Möglichkeit der Funktionsintegration, und möglicherweise können angrenzende Bauteile des Getriebes dadurch vereinfacht werden oder ganz entfallen, was zu einer deutlichen Reduzierung der Fertigungskosten beiträgt.
Um die Sicherheit des Zahnradgetriebes im Betrieb zu optimieren, kann es erforderlich sein, die hier verwendeten Wellensicherungsringe gegen Mitdrehen im laufenden Betrieb zu sichern. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass an der Lagerbrille Materialanhäufungen als Verdrehsicherung vorgesehen sind, die die Ringe örtlich positionieren und somit ein Verdrehen verhindern. Dies kann sich positiv auf die Reduzierung eventuellen Verschleißes auswirken, der durch das Mitdrehen der Sicherungsringe im Getriebegehäuse oder an den Lageraußenringen/Verschleiß auftreten kann.
Die Montage eines erfindungsgemäßen Zahnradwechselgetriebes erfolgt derart, dass mindestens die folgenden Prozessschritte durchgeführt werden:

a) Aufsetzen von mindestens zwei Getriebewellen in einer Montagevorrichtung
b) Aufpressen von mindestens einem Lager auf mindestens eine Getriebewelle
c) Auflegen der Lagerbrille auf mindestens zwei Lager zur Positionierung der Getriebewellen und insbesondere
d) Aufsetzen eines Getriebegehäuse auf mindestens zwei Lager.

Diese Fertigungsreihenfolge ermöglicht eine kostenoptimierte Montage eines erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes. Eine optimierte Weiterbildung des vorstehend beschriebenen Montageverfahrens ergibt sich, wenn mindestens ein Lager auf der Getriebewelle vormontiert ist. Das bedeutet, das das Aufsetzen der Lager auf die Getriebewellen sowohl während der oben stehenden Verfahrensreihenfolge (Verfahrensschritt b) als auch in einem separaten Schritt als Vormontage erfolgen kann. Diese Möglichkeit, den Montageprozess in verschiedenen Teilmontagen aufzugliedern, erhöht die Flexibilität der Montage. Die entstehenden Teilmodule können an unterschiedlichen Standorten oder zu unterschiedlichen Produktionsterminen gefertigt werden. In einer weiteren Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen Teilerstellung von Modulen kann es fertigungstechnisch sinnvoll sein, auf ein oder mehreren Lagern auch die Wellensicherungsringe vorzumontieren um auch hier Module für die Weiterverarbeitung zu erhalten.
Erfindungsgemäß ist die Montage der Lager im Getriebegehäuse so vorgesehen, dass ein oder mehrere Lager über entsprechende Wellensicherungsringe bei dem Montageprozess gegen axiales Verschieben im Getriebegehäuse gesichert werden.
Denkbare Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes mit der entsprechenden Lagerung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung der beigefügten Figuren.
Dabei zeigen:
1: Übersichtszeichnung mit Getriebegehäuseteil eines erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes mit Wellensicherungsringen, Lagern und einer Lagerbrille;
2: Lageranordnung im Getriebegehäuse;
3: Lager und Lagerbrille;
1 zeigt eine Übersicht mit den wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes. Gezeigt wird ein Getriebegehäuse 1 mit einer ersten Lagerbohrung 2 und einer zweiten Lagerbohrung 3 zur Aufnahme eines ersten Lagers 4 und eines zweiten Lagers 5. Weiterhin zeigt die 1 eine erfindungsgemäße Lagerbrille 6 mit einer ersten Bohrung 7, einer zweiten Bohrung 8 und einer dritten Bohrung 9, wobei die Bohrung 7 und 8 von ihren Durchmessern her so ausgeführt sind, dass Lager 4 und 5 hindurch geführt werden können. Auf den Lagern 4 und 5 sind vormontierte Wellensicherungsringe 10 und 11 dargestellt, die einen axialen Anschlag der Lager 4 und 5 bilden. Weiterhin sind die Wellensicherungsringe 13 und 14 gezeigt, die die Lager 4, 5 nach einer Montage im Getriebegehäuse 1 ebenfalls axial fixieren, in dem sie in Nuten 14 eingreifen, die in den Lageraußenringen 15 der Lager 4 und 5 vorgesehen sind.
In der 2 ist die erfindungsgemäße Lagerbrille sowie eine für den Zusammenbau mögliche Position der Lager 4 und 5 gezeigt. Außerdem ist bei den Lagern 4 und 5 in dem jeweiligen Lageraußenring 15 in einer dort entsprechenden vorgesehenen Nut 14 jeweils ein Wellensicherungsring 10 bzw. 11 vormontiert. An der dargestellten Lagerbrille 6 ist eine dritte. Bohrung 9 vorgesehen, in der bei dem Montagevorgang beispielsweise eine weitere Welle geführt und/oder fixiert werden kann. Außerdem ist eine Abstellung 18 als Anschlagsfläche gezeigt, über die ein weiteres Bauteil positioniert werden könnte.
Die 3 zeigt das erste Lager 4 und das zweite Lager 5 im montierten Zustand in einem im Schnitt gestellten Getriebegehäuse 1. Es ist dargestellt, wie die Sicherungsringe 12 und 13 an einer ersten Anschlagfläche 16 am Getriebegehäuse 1 anliegen und so den axialen Verschiebeweg der Lager 4 und 5 in eine Richtung begrenzen. Auf der anderen Seite der Getriebegehäusewand ist die Lagerbrille 6 dargestellt, die sich axial zwischen einer zweiten Anlagefläche 17 und den Wellensicherungsringen 10 und 12 befindet. Durch diese Anordnung haben die Lager 4 und 5 keine axiale Verschiebemöglichkeit mehr und sind so im Getriebegehäuse 1 exakt positioniert.
Bezugszeichenliste

1: Getriebegehäuse
2: erste Lagerbohrung
3: zweite Lagerbohrung
4: erstes Lager
5: zweites Lager
6: Lagerbrille
7: erste Bohrung
8: zweite Bohrung
9: dritte Bohrung
10: Wellensicherungsring
11: Wellensicherungsring
12: Wellensicherungsring
13: Wellensicherungsring
14: Nut
15: Lageraußenring
16: erste Auflagefläche
17: zweite Auflagefläche
18: Abstellung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10250733 B4 [0003]
DE 10343992 A1 [0004]

Claims

Zahnradgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei parallelen Getriebewellen, welche jeweils mit mindestens zwei einzelnen Lagern (4, 5) in einem ein- oder mehrteiligen Getriebegehäuse (1) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei benachbarte Lager (4, 5) über eine Lagerverbindungseinrichtung (6) miteinander in räumlicher verschieblicher Verbindung stehen.
Zahnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (4, 5) auf der, dem Antrieb abgewandten Seite des Zahnradgetriebes mit der Lagerverbindungseinrichtung (6) verbunden sind.
Zahnradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrerer Lager (4, 5) in der Lagerverbindungseinrichtung (6) drehbar sind.
Zahnradgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lager (4, 5) an seinem Lageraußenring (15) mindestes eine Nut (14) aufweist.
Zahnradgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lager (4, 5) an seinem Lageraußenring (15) einen Bund aufweist.
Zahnradgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lager (4, 5) mit seinem Lageraußenring (15) über Reibschluss in einer Bohrung (2, 3) im Getriebegehäuse (1) gehalten ist.
Zahnradgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lager (4, 5) mit seinem Lageraußenring (15) über mindestens einen, in einer Nut (14) angeordneten, Wellensicherungsring (10, 11, 12, 13) in einer Bohrung (2, 3) im Getriebegehäuse (1) gehalten ist.
Verfahren zur Montage eines Zahnradwechselgetriebes, mit mindestes zwei parallelen Getriebewellen, welches mindestes folgende Schritte umfasst: a) Aufsetzen von mindestes zwei Getriebewellen in einer Montagevorrichtung b) Aufpressen von mindestes einem Lager (4, 5) auf mindestes eine Getriebewelle c) Auflegen der Lagerverbindungseinrichtung (6) auf mindestes zwei Lager (4, 5) zur Positionierung der Getriebewellen
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lager (4, 5) auf einer Getriebewelle vormontiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einem Lager (4, 5) mindestens ein Wellensicherungsring (10, 11, 12, 13) vormontiert ist.