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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Baugruppe aus mindestens einem Zahnrad und Getriebeelementen neben dem Zahnrad, wobei die Getriebeelemente konzentrisch zur Mittenachse des Zahnrads ausgebildet und mit dem Zahnrad gemeinsam mittels wenigstens eines gemeinsamen Lagers auf einem Wellenabschnitt gelagert sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine derartige Baugruppe zeigt
DE 100 62 44 A1 . Ein als Zahnrad ausgebildetes Losrad ist mittels eines zweireihigen Wälzlagers auf einem Wellenabschnitt drehbar gelagert. Losräder stehen mit Zahnrädern einer anderen Getriebewelle ständig im Eingriff und können wahlweise mittels einer als Synchronkupplung ausgebildeten Kupplung mit der Getriebewelle, auf der sie drehbar gelagert sind, drehfest verbunden werden. Auf diese Weise ist zwischen dem jeweiligen Zahnrad und dem Wellenabschnitt über das Losrad und die Kupplung eine leistungsübertragende Verbindung herstellbar.
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Die drehfeste Verbindung zwischen dem Losrad und der Getriebewelle wird in der Synchronkupplung über eine Schiebemuffe hergestellt. Die Schiebemuffe ist drehfest mit der Getriebewelle verbunden, auf der die Baugruppe sitzt. An der Schiebemuffe ist eine Kupplungsverzahnung ausgebildet. Dem Losrad ist eine weitere Kupplungsverzahnung zugeordnet, die durch Schieben der Schiebemuffe mit der Kupplungsverzahnung der Schiebemuffe verzahnt wird. Die Kupplungsverzahnung ist an Kupplungskörpern, Kupplungsscheiben oder direkt an den Losrädern ausgebildet. Zwischen dem jeweiligen Kupplungskörper bzw. der Kupplungsscheibe ist eine drehfeste Verbindung hergestellt.
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In der Anordnung nach
DE 100 62 44 A1 wird eine Verbindung zwischen einem Kupplungskörper und dem Losrad über eine axial ausgerichtete Kerbverzahnung an einer einteilig mit dem Losrad ausgebildeten Nabe realisiert. An dem Kupplungskörper ist eine Reibfläche ausgebildet. Es ist jedoch auch üblich, die Reibflächen direkt an dem Losrad auszubilden oder separate Ringe an dem Losrad drehfest mittels Formschluss oder durch Schweißen anzuordnen bzw. zu befestigen.
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Innen weist das Losrad eine Bohrung auf, in der wenigstens ein Wälzlager aufgenommen ist. In vielen Fällen ist das Wälzlager zweireihig aus zwei Reihen Rollen. Die Innenwand der Bohrung des Losrades ist die Wälzlaufbahn für die Rollen.
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Ein derartig ausgebildetes Zahnrad des gattungsbildenden Standes der Technik ist relativ aufwändig herzustellen. Zum einen ist der Zahnkranz zu fertigen. Zum anderen sind zusätzlich Reibflächen der Synchronkupplung konisch zu schleifen und die Wälzlaufbahnen in der Bohrung zu schleifen, Außerdem müssen die Kerbverzahnungen oder andere Formschlusselemente in die Nabe des Zahnrades gestoßen werden. Die Herstellung des Zahnrades wird dementsprechend teuer. Den gestalterischen Möglichkeiten des Zahnrades sind Grenzen gesetzt.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Baugruppe zu schaffen, die sich einfach und kostengünstig herstellen lässt.
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Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Baugruppe ist aus mindestens einem Zahnrad und Getriebeelementen neben dem Zahnrad und aus einem separaten Lagerring gebildet, auf oder an dem das Zahnrad separat zu den Getriebeelementen und zu dem Lagerring sitzt.
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Getriebeelemente sind Kupplungsverzahnungen, Mitnehmer und Reibflächen bzw. Synchronringe mit Reibflächen, Wälzlager und andere Bauelemente, die geeignet sind einen Wirkzusammenhang mit dem Zahnrad herzustellen und sind vorzugsweise die Elemente einer Synchronkupplung. Die Baugruppe ist vorzugsweise eine Baugruppe aus einem Losrad und aus Elementen einer Synchronkupplung, kann aber auch eine beliebige andere Baugruppe eines Getriebes, beispielsweise eines Doppelkupplungsgetriebes sein.
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Die Getriebeelemente sind konzentrisch zur Mittenachse des Zahnrads ausgebildet und mit dem Zahnrad gemeinsam mittels wenigstens eines gemeinsamen Lagers auf einem Wellenabschnitt gelagert. Erfindungsgemäß sind die Getriebeelemente separat zum Zahnrad ausgebildet und auf einem zum Zahnrad separaten Lagerring konzentrisch zur Mittenachse angeordnet. Der Lagerring ist außen auf dem Lager aufgenommen. Der Lagerring ist ein zu einem Außenring des Wälzlagers oder Gleitlagers separater Ring oder ist der Außenring des Lagers bzw. weist die Außenlaufbahnen für Wälzkörper des Lagers auf.
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Das Lager, mit dem die Baugruppe auf einem Wellenabsatz, einer Achse oder auf einem Bolzen gelagert ist, kann ein Gleitlager sein, ist aber vorzugsweise ein Wälzlager. Auf dem Lagerring sitzt erfindungsgemäß das Zahnrad. Lagerring und Zahnrad sind vorzugsweise aus unterschiedlich legierten Stählen hergestellt. Der Lagerring ist bevorzugt ein kalt geformtes hülsenförmiges Bauteil aus Blech.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Lagerring an seinem Innenumfang die Wälzlaufbahn einer Reihe Wälzkörper oder Wälzlaufbahnen für zwei und mehr Reihen Wälzkörper aufweist. Die Wälzkörper sind vorzugsweise Rollen oder Nadeln, wobei Nadeln Rollen sind, deren Länge mindestens dem 2.5fachen ihres Durchmessers entspricht. Die Wälzlaufbahn ist durch eine innenzylindrische Oberfläche des Lagerrings gebildet. Dementsprechend weist der Lagerring, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, eine gemeinsame Wälzlaufbahn für beide Reihen Rollen auf. Alternativ weist der Lagerring zwei Wälzlaufbahnen für Kugeln oder Rollen auf, wobei jeder der Reihen Wälzkörper eine Wälzlaufbahn zugeordnet ist. Außen ist der Lagerring zylindrisch oder abgestuft zylindrisch.
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Derartige Lagerungen werden zum Beispiel eingesetzt, wenn sich das Wellenelement aufgrund hoher Belastung stark durchbiegt. Durch die Durchbiegung oder andere Lageänderungen der Welleneabschnitte oder durch unsymmetrischen Kraftangriff am Zahnrad kann die Lastverteilung in den Reihen des Wälzlagers unterschiedlich sein, so dass eine Reihe höheren Belastungen und die andere Reihe geringeren Belastungen ausgesetzt ist. Um von Reihe zu Reihe gleiche Lebensdauerwerte zu erreichen, kann demzufolge eine Reihe den höheren Belastungen angepasste größere Wälzkörper und damit höhere Tragzahlwerte aufweisen als die andere. Es sind Anwendungen bekannt, in denen aus diesem Grund Zahnräder mit einer Stufenbohrung versehen werden. Die Stufenbohrung ist durch zwei nebeneinander angeordnete radial nach innen gerichtete zylindrische Flächen gebildet, deren Durchmesser sich voneinander unterscheiden. In einem derartigen Zahnrad kann dann an der Fläche mit dem größeren Durchmesser eine Reihe Wälzkörper mit höheren und an der Fläche mit dem kleineren Durchmesser eine Reihe Wälzkörper mit geringeren Tragzahlen eingesetzt werden. Die Reihen weisen in der Regel den gleichen Innendurchmesser auf, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich des Außendurchmessers.
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Die Herstellung von Zahnrädern mit Stufenbohrungen verglichen zur Herstellung von Zahnrädern mit Durchgangsbohrungen ist für den Fachmann offensichtlich aufwändiger, insbesondere dann, wenn die Funktionsflächen geschliffen werden müssen. Deshalb wird häufig auf den Einsatz von Zahnrädern mit einer gestuften Bohrung verzichtet und stattdessen wird eine der Wälzkörperreihen abhängig von den höchsten Belastungen richtig und die andere überdimensioniert. Mehr beanspruchter Bauraum, Mehrkosten und erhöhtes Gewicht müssen in Kauf genommen werden.
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Zusätzlicher fertigungstechnischer Aufwand muss auch betrieben werden, wenn beispielsweise Getriebewellen radial gestuft ausgeführt sind und deshalb Funktionsflächen unterschiedlicher Durchmesser aufweisen.
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Losräder in Fahrzeuggetrieben sind häufig hinsichtlich der Lage der Verzahnung unsymmetrisch ausgelegt. Sie weisen dazu eine Nabe auf, die axial zu dem Zahnkranz versetzt ist. Auf der Nabe sind dann oft Elemente einer Synchronschaltkupplung angeordnet. Losräder sind häufig mit zwei Reihen Rollen oder Nadeln gelagert. Zahnkranz und Lagerstelle sind deshalb oft axial zueinander versetzt oder unsymmetrisch belastet, so dass mit den zuvor beschriebenen Problemen der ungleichen Belastung der Wälzkörperreihen zu rechnen ist. Tragzahlen des zwei- oder mehrreihigen Wälzlagers können nur dadurch erhöht werden, dass die Breite der eingesetzten Wälzkörpers erhöht wird, da radial insbesondere in der Nabe kein Bauraum zur Verfügung steht. Das wirkt sich oft nachteilig auf das Gesamtkonzept des Getriebes aus. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht deshalb vor, dass bei zwei- oder mehrreihigen Wälzlagern die Wälzlaufbahnen unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Außen ist der Lagerring bevorzugt außenzylindrisch, so dass die entsprechende Bohrung in dem Zahnrad zylindrisch und damit kostengünstig gestaltet werden kann. Der Durchmesserunterschied in der Wälzlaufbahnen ist durch Wanddickenunterschiede des Lagerrings abgesichert.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sich die Getriebeelemente und Zahnräder als einfache Einzelteile einfacher herstellen lassen. Sie können aus verschiedenen Materialien gestaltet werden. Die Einzelteile werden auf den Lagerring zu einer Baugruppe montiert und gegeneinander verliergesichert, wobei die Getriebeelemente vorzugsweise auf einem Abschnitt des Lagerrings sitzen, der axial aus dem Zahnrad hervorsteht. Die Baugruppe wird vormontiert ins Fahrzeuggetriebe eingebaut. Der Aufwand für die Montage beim Getriebehersteller ist demnach auf ein Minimum reduziert.
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Der zylindrische Sitz für das Hülsenelement kann an den Durchmesser der Welle oder der Lagerung angepasst werden, ohne dass Zahnrad, mit Ausnahme der Bohrung, hinsichtlich der Abmessungen geändert werden muss. Das Zahnrad oder andere beliebige Getriebeelemente können mit einer axial durchgehenden Bohrung kostengünstiger hergestellt werden.
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Der Lagerring ist spanabhebend, vorzugsweise aus einem Rohr hergestellt. Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Lagerring spanlos z. B. durch Kaltumformen wie Fließpressen oder Ziehen, beispielsweise aus Blech hergestellt ist. Die Wälzlaufbahnen und andere Sitze oder Funktionsflächen lassen sich kostengünstig ohne spanabhebende Bearbeitung in feiner Qualität herstellen, so dass auf Schleifen beispielsweise der Wälzlaufbahnen sogar gänzlich verzichtet werden kann. Die Wanddickenunterschiede am Lagerring werden durch plastisches Verdrängen des Ausgangsmaterials hergestellt.
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Die Erfindung ist vorzugsweise für eine Baugruppe vorgesehen, in der das Zahnrad ein Losrad einer Getriebeanordnung mit Synchronkupplung ist, wobei die Getriebeelemente wenigstens eine Reibfläche der Synchronkupplung sowie eine Kupplungsverzahnung der Synchronkupplung sind.
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Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in 1 beschrieben. 1 zeigt eine Baugruppe 1 in einem Teilschnitt eines Getriebes längs entlang einer Mittenachse 2 einer Synchronkupplung 3. aus mindestens einem Zahnrad 4 in Form eines Losrades 5 und Getriebeelementen 6, 7, 8 und 9 in Form von Reibringen 6a, 7a und 8b in Form einer Kupplungskörpers 9a mit einer nicht dargestellten Kupplungsverzahnung. Die Getriebeelemente 6 bis 9 sitzen konzentrisch zur Mittenachse 2 gemeinsam auf einer Nabe 14 und mit der Nabe 14 zusammen mit dem Zahnrad 4 gemeinsam auf einem Lagerring 10, der in das Zahnrad 4 eingepresst ist und von dem axial ein Abschnitt 10d aus dem Zahnrad 4 hervorsteht.
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Der Lagerring 10 ist ein zu dem Zahnrad 4 und den anderen Getriebeelementen 6 bis 9 separates Bauteil und eine Hülse aus Blech. Die Baugruppe 1 ist mittels des Wälzlagers 11 auf einem Wellenabschnitt 12 einer nicht weiter dargestellten Getriebewelle gelagert. Das Wälzlager 11 ist aus zwei axial zueinander beabstandeten Reihen 11a und 11b mit umfangsseitig benachbarten als Rollen ausgebildeten Wälzkörpern 13 und 15 gebildet. Die Rollen der Reihen 11a und die Rollen der Reihe 11b sind an einer Innenumfangsfläche 10a des Lagerrings abgestützt, d. h. die Baugruppe 1 ist mittels des Lagerrings 10 auf den Rollen abgestützt und somit drehbar auf dem Wellenabschnitt 12 gelagert. Die Innenumfangsfläche 10a ist in diesem Fall mit zwei Wälzlaufbahnen 10b und 10c versehen, die sich im Durchmesser unterscheiden, wobei die Wälzlaufbahn 10b im Durchmesser größer ist als die Wälzkörperlaufbahn 10c.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1006244 A1 [0002, 0004]
