-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf axiale Halteanordnungen und insbesondere auf axiale Halteanordnungen, die Halteringe umfassen.
-
HINTERGRUND
-
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Erfindung bereit und können, müssen jedoch nicht Stand der Technik darstellen.
-
Automatikgetriebe umfassen typischerweise verschiedene Komponenten, die hinsichtlich einer Bewegung in bestimmten Richtungen eingeschränkt sind, während eine Bewegung in anderen Richtungen ermöglicht wird. Typische Getriebe umfassen beispielsweise Drehlager, die eine relative Drehung zwischen zwei Komponenten ermöglichen. Diese Lager werden jedoch vorzugsweise an einer Bewegung in einer axialen Richtung gehindert. Ein Verfahren zum Verhindern der axialen Bewegung eines Lagers relativ zu einem Gehäuse oder einer anderen Komponente umfasst die Verwendung eines Halters oder Sicherungsrings, der in einer Nut angeordnet ist, was verhindert, dass sich das Lager innerhalb des Gehäuses axial bewegt.
-
Diese Sicherungsringe weisen einen rechteckigen Querschnitt auf. Wenn das Lager in Betrieb ist, kann es sich in einer axialen Richtung bewegen und mit dem Sicherungsring in Kontakt gelangen und den Sicherungsring gegen eine Kante der Nut pressen. Außerdem kann das Lager verursachen, dass sich der Sicherungsring innerhalb der Nut dreht. Dieser Kontakt kann zu einer Biegung des Sicherungsrings und zu einer hohen Spannungskonzentration am Sicherungsring dort führen, wo er die Kante der Nut berührt. Die Biegung ermöglicht eine zusätzliche axiale Bewegung des Lagers und der Verschleiß kann schließlich zu einem Ausfall des Sicherungsrings führen. Folglich besteht ein Bedarf an einem verbesserten Sicherungsring mit besseren Verschleiß- und Biegungseigenschaften.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine axiale Halteanordnung zum axialen Festhalten eines festgehaltenen Elements ein Halteelement und einen Haltering. Das Halteelement weist eine Oberfläche und eine ringförmige Nut, die an der Oberfläche angeordnet ist, auf, wobei die Oberfläche einen Hohlraum definiert und die ringförmige Nut eine Nutoberfläche und eine Kantenoberfläche aufweist, die zwischen der Oberfläche und der Nutoberfläche angeordnet ist. Der Haltering weist einen ersten Abschnitt, der zumindest teilweise in der Nut und gegenüber der Nutoberfläche angeordnet ist, einen zweiten Abschnitt, der zumindest teilweise im Hohlraum und gegenüber dem festgehaltenen Element und der Oberfläche des Halteelements angeordnet ist, und einen Aussparungsabschnitt, der zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt und gegenüber der Kantenoberfläche angeordnet ist, auf. Der vertiefte Abschnitt des Halterings berührt die Kantenoberfläche des Halteelements nicht, wenn das festgehaltene Element eine vorbestimmte Kraft auf den zweiten Abschnitt des Halterings ausübt.
-
In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung ist der Haltering ein Sicherungsring.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Sicherungsring einen Umfangsspalt.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung ist das Halteelement ein Zahnrad in einem Fahrzeuggetriebe.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung ist das festgehaltene Element ein Laufring eines Lagers in einem Fahrzeuggetriebe.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung weist der erste Abschnitt eine Querschnittsform auf, die im Wesentlichen ein Rechteck ist.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung weist der zweite Abschnitt eine Querschnittform auf, die im Wesentlichen ein Rechteck ist.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der vertiefte Abschnitt ein Paar von Oberflächen, die sich jeweils in einen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts erstrecken.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung liegt das Paar von Oberflächen des vertieften Abschnitts in einem Winkel in Bezug aufeinander von etwa 30 Grad bis etwa 45 Grad.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung weist der Haltering einen Querschnitt auf, der im Wesentlichen ”L”-förmig ist.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine axiale Halteanordnung zum axialen Festhalten eines festgehaltenen Elements ein Halteelement und einen Haltering. Das Halteelement umfasst eine Nut und eine Oberfläche, die einen im Wesentlichen zylindrischen Hohlraum definiert, wobei die Oberfläche das festgehaltene Element umschreibt und die Nut sich von der Oberfläche in das Halteelement erstreckt, und wobei eine Grenzfläche zwischen der Oberfläche und der Nut eine Kantenoberfläche definiert. Der Haltering umfasst einen ersten Abschnitt, der zumindest teilweise in der Nut angeordnet ist, einen zweiten Abschnitt, der im Hohlraum angeordnet ist, und einen vertieften Abschnitt, der zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt gegenüber der Kantenoberfläche des Halteelements angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt eine Oberfläche umfasst, die der Nut gegenüberliegt, um eine axiale Widerstandskraft in der Richtung des festgehaltenen Elements zu schaffen, der zweite Abschnitt eine erste Oberfläche, die der Oberfläche des Halteelements gegenüberliegt, und eine zweite Oberfläche, die dem festgehaltenen Element gegenüberliegt, umfasst, und der vertiefte Abschnitt sich von der Oberfläche des ersten Abschnitts in den ersten Abschnitt und von der ersten Oberfläche des zweiten Abschnitts in den zweiten Abschnitt erstreckt. Das festgehaltene Element übt eine Kraft auf die zweite Oberfläche des zweiten Abschnitts des Halterings aus, und wobei die axiale Widerstandskraft einer axialen Bewegung des festgehaltenen Elements in einer Richtung zum Haltering hin Widerstand leistet.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung ist das Halteelement ein Antriebsübertragungszahnrad im Kraftfahrzeuggetriebe.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Querschnitt des Halterings im Wesentlichen ”L”-förmig.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird die Kraft am Haltering auf das Halteelement übertragen und wird zumindest teilweise zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Halterings verteilt.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der vertiefte Abschnitt ein Paar von Oberflächen, die in einem Winkel in Bezug auf einander von etwa 30 Grad bis etwa 45 Grad liegen.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung weist der Haltering mehrere Abmessungen und ein Material auf, die so ausgewählt sind, dass er sich weniger als um ein vorbestimmtes Ausmaß biegt, wenn die Kraft vom festgehaltenen Element geringer ist als ein vorbestimmtes Ausmaß.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung berührt der Aussparungsabschnitt des Halterings den Kantenabschnitt des Halteelements nicht, wenn sich der Haltering um weniger als das vorbestimmte Ausmaß biegt.
-
In einem nochmals weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung ist das vorbestimmte Ausmaß der Kraft eine normale Betriebskraft.
-
Weitere Beispiele, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf dieselbe Komponente, dasselbe Element oder dasselbe Merkmal beziehen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur Erläuterungszwecken und sollen den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung keineswegs begrenzen.
-
1 ist eine Seitenansicht einer axialen Halteanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist eine ausgedehnte Ansicht eines Abschnitts der in 1 gezeigten axialen Halteanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
3 ist eine Stirnansicht eines Halterings zur Verwendung in einer axialen Halteanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
-
4 ist eine Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Halterings in der Richtung des Pfeils A-A betrachtet gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
In den 1 und 2 ist eine axiale Halteanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem nicht eingerückten Zustand (1) und einem eingerückten Zustand (2) gezeigt und im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Die axiale Halteanordnung 10 umfasst ein Halteelement 12, ein festgehaltenes Element 14 und einen Haltering 16. Das Halteelement 12 umfasst eine erste Oberfläche 18, die einen im Allgemeinen zylindrischen Hohlraum 20 definiert.
-
Das festgehaltene Element 14 ist in den zylindrischen Hohlraum 20 eingebettet. In dem gegebenen Beispiel ist das Halteelement 12 ein Übertragungsantriebszahnrad in einem Fahrzeuggetriebe und das festgehaltene Element 14 ist ein äußerer Laufring einer Doppelreihen-Kugellageranordnung. Aber das Halteelement 12 und das festgehaltene Element 14 können andere Typen von Komponenten an anderen Stellen, wie z. B. Zahnräder, Wellen und andere Komponenten, die ansonsten nicht axial aneinander befestigt sind, sein, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In dem gegebenen Beispiel umfasst die axiale Halteanordnung 10 einen Haltering 16 und einen herkömmlichen Sicherungsring 21, in anderen Ausführungsformen kann jedoch die axiale Halteanordnung 10 einen Haltering 16 auf jeder Seite des festgehaltenen Elements 14 umfassen.
-
Eine Nut 22 ist in der ersten Oberfläche 18 ausgebildet und erstreckt sich in das Halteelement 12 vom Hohlraum 20 weg. Die Nut 22 ist entlang des ganzen inneren Umfangs der inneren Oberfläche 18 angeordnet. Die Nut 22 weist Nutoberflächen oder Seitenwände 23 und 24 auf, die sich senkrecht zu einer Bodenfläche 25 der Nut 22 erstrecken. Die Seitenwand 24 ist in der Richtung des festgehaltenen Elements 14 gewandt und ist zur ersten Oberfläche 18 des Halteelements 12 im Wesentlichen senkrecht. Die Seitenwand 24 stellt einen Widerstand gegen eine Kraft F bereit, die durch das festgehaltene Element 14 dem Haltering 16 auferlegt wird. Es sollte erkannt werden, dass die Seitenwand 24 in anderen Orientierungen in Bezug auf die erste Oberfläche 18 des Halteelements 12 liegen kann, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Eine Grenzfläche zwischen der Oberfläche 18 des Halteelements 12 und der Seitenwand 24 der Nut 22 definiert eine Kantenoberfläche 26. In dem gegebenen Beispiel ist die Kantenoberfläche 26 eine Ecke mit 90 Grad, die Kantenoberfläche 26 kann jedoch in anderen Winkeln liegen, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
Wenn man sich 3 und 4 zuwendet, ist der Haltering 16 ringförmig mit einem im Wesentlichen ”L”-förmigen Querschnitt und umfasst einen ringförmigen Spaltabschnitt 28. Der ringförmige Spaltabschnitt 28 ist eine Unterbrechung in der ringförmigen Form des Halterings 16 und unterstützt die Installation des Halterings 16 innerhalb der Nut 22 des Halteelements 12. Der Haltering 16 umfasst einen ersten Abschnitt 30, einen zweiten Abschnitt 32 und einen Aussparrungsabschnitt 33, der zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 30 und 32 angeordnet ist.
-
Der erste Abschnitt 30 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und umfasst eine erste Oberfläche 34, eine zweite Oberfläche 36 benachbart zur ersten Oberfläche 34 und eine dritte Oberfläche 38 benachbart zur zweiten Oberfläche 36.
-
Der zweite Abschnitt 32 weist einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt auf und umfasst eine erste Oberfläche 40 benachbart zu und planar mit der dritten Oberfläche 38 des ersten Abschnitts 30, eine zweite Oberfläche 42, die zur ersten Oberfläche 34 des ersten Abschnitts 30 im Wesentlichen senkrecht ist, eine dritte Oberfläche 44 entgegengesetzt zur ersten Oberfläche 40 und eine vierte Oberfläche 46, die zwischen der ersten Oberfläche 40 und der dritten Oberfläche 44 angeordnet ist.
-
Der Aussparrungsabschnitt 33 ist durch eine erste Oberfläche 48 und eine zweite Oberfläche 50 definiert, die jeweils mit einer abgerundeten Endoberfläche 51 mit einem Krümmungsradius verbinden. Die erste Oberfläche 48 erstreckt sich von der zweiten Oberfläche 42 in den zweiten Abschnitt 32 in Richtung der vierten Oberfläche 46. Die zweite Oberfläche 50 erstreckt sich von der ersten Oberfläche 34 in den ersten Abschnitt 30 in Richtung der ersten Oberfläche 40. In dem gegebenen Beispiel liegen die erste Oberfläche 48 und die zweite Oberfläche 50 in einem Winkel in Bezug aufeinander, der durch das Bezugszeichen 52 gekennzeichnet ist. In dem gegebenen Beispiel ist der Winkel ungefähr 38 Grad, der Winkel 52 kann jedoch in alternativen Ausführungsformen andere Werte aufweisen.
-
Mit Rückbezug auf 2 ist, wenn der Haltering 16 in der axialen Halteanordnung 10 verwendet wird, der erste Abschnitt 30 innerhalb der Nut derart angeordnet, dass die erste Oberfläche 34 der Seitenwand 24 der Nut 22 gegenüberliegt, die zweite Oberfläche 36 der Bodenfläche 25 der Nut 22 gegenüberliegt und die dritte Oberfläche 38 der Seitenwand 23 der Nut 22 gegenüberliegt, die zum festgehaltenen Element 14 benachbart ist. Der zweite Abschnitt 32 ist benachbart zur äußeren Oberfläche 18 des Halteelements 12 und des festgehaltenen Elements 14 angeordnet, so dass die erste Oberfläche 40 dem festgehaltenen Element 14 gegenüberliegt und die zweite Oberfläche 42 der Oberfläche 18 des Halteelements 12 gegenüberliegt. Der Aussparungsabschnitt 33 liegt der Kantenoberfläche 26 gegenüber.
-
Die Abmessungen und das Material des Halterings 16 sind so ausgewählt, dass sich der Haltering 16 um weniger als ein vorbestimmtes Ausmaß biegt, wenn die Kraft F auf den Haltering 16 aufgebracht wird und geringer ist als ein vorbestimmtes Ausmaß, das der normalen Funktion der axialen Halteanordnung 10 entspricht. In dem gegebenen Beispiel sind der Winkel 52 und die Längen der Oberflächen 48, 50 vorbestimmt, um einen Kontakt zwischen dem Aussparungsabschnitt 33 und der Kantenoberfläche 26 des Halteelements 12 zu vermeiden, wenn sich der Haltering 16 um das vorbestimmte Ausmaß biegt. Der Aussparungsabschnitt 33 kann jedoch so ausgelegt sein, dass er einen gewissen Kontakt zwischen dem Aussparungsabschnitt 33 und der Kantenoberfläche 26 des Halteelements 12 ermöglicht, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
Während des Betriebs des Fahrzeuggetriebes kann sich das festgehaltene Element 14 axial bewegen und mit dem Haltering 16 in Kontakt kommen. Das festgehaltene Element 14 übt die axiale Kraft F auf die zweite Oberfläche 36 des zweiten Abschnitts 32 des Halterings 16 aus. Zumindest ein Teil der Kraft F vom festgehaltenen Element 14 wird durch den Haltering 16 auf die erste Oberfläche 34 des ersten Abschnitts 30 des Halterings 16 übertragen. Die erste Oberfläche 34 des Halterings 16 überträgt den Teil der Kraft F auf die Seitenwand 24. Die Seitenwand 24 übt eine Reaktionskraft auf die erste Oberfläche 34 des ersten Abschnitts 30 des Halterings 16 aus. Die Reaktionskraft zwischen der Seitenwand 24 und der ersten Oberfläche 34 des ersten Abschnitts 30 bewirkt auch eine erste Umfangsreibungskraft. Die Kraft vom festgehaltenen Element 14 kann den Haltering 16 verformen und die zweite Oberfläche 42 des zweiten Abschnitts 32 des Halterings 16 gegen die Oberfläche 18 des Halteelements 12 drängen, was eine zweite Umfangsreibungskraft und eine axiale Reibungskraft verursacht. Die erste und die zweite Umfangsreibungskraft kombinieren sich, um einer Drehung des Halterings 16 innerhalb der Nut 22 Widerstand zu leisten. Die Reaktionskraft zwischen der Seitenwand 24 und der ersten Oberfläche 34 kombiniert sich mit der axialen Reibungskraft zwischen der Oberfläche 18 und der zweiten Oberfläche 42, um einer axialen Bewegung des festgehaltenen Elements 14 in der Richtung der Kraft F Widerstand zu leisten. Der Haltering 16 biegt sich, der vertiefte Abschnitt 33 des Halterings 16 hat jedoch einen begrenzten, falls überhaupt, Kontakt mit der Kantenoberfläche 26, wenn die Kraft F geringer ist als das vorbestimmte Ausmaß.
-
Die vorliegende Erfindung schafft eine axiale Halteanordnung mit Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik. Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung eine axiale Halteanordnung mit vorteilhaften axialen Biegungs- und Verschleißeigenschaften.
-
Die Beschreibung der Erfindung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft, wobei Veränderungen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen sollen. Solche Veränderungen sollen nicht als Abweichung vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung betrachtet werden.
