DE102012016038B4

DE102012016038B4 - Lagerungsanordnung für zwei koaxial in einem Getriebegehäuse geführte Wellen

Info

Publication number: DE102012016038B4
Application number: DE102012016038.0A
Authority: DE
Inventors: Kurt Hornung
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2032-08-15
Also published as: DE102012016038A1

Abstract

Lagerungsanordnung für einen Wellenverbund (19) aus zwei koaxial in einem Getriebegehäuse geführten Wellen (12, 18) eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge, insbesondere für allradgetriebene Kraftfahrzeuge, wobei eine äußere, Getriebeelemente (20) tragende Hohlwelle (12) und eine radial innere Abtriebswelle (18) über radial und axial wirkende Wälzlager (22 bis 32) gegenseitig und zum Gehäuse geführt sind, wobei der Wellenverbund (19) aus der Abtriebswelle (18) und der Hohlwelle (12) über Wälzlager (22, 24, 26) im Gehäuse gelagert ist, von denen ein axial und radial führendes Wälzlager (22) an einer ein abtreibendes Getriebeelement (20) tragenden Stirnseite der Abtriebswelle (18) und zumindest ein Wälzlager (24, 26) über die gemeinsame Wellenlänge verteilt an der Hohlwelle (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (12) an beiden Stirnseiten über ein erstes und ein zweites Axialwälzlager (30, 32) relativ zur Abtriebswelle (18) geführt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung für zwei koaxial in einem Getriebegehäuse geführte Wellen eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge, insbesondere für allradgetriebene Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Lagerungsanordnung zeigt beispielsweise die DE 697 28 119 T2 für ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug, bei der die Gangzahnräder tragende Hohlwelle auf ein Zwischenachsdifferenzial abtreibt, dessen eine Abtriebswelle im Rücktrieb durch die Hohlwelle hindurch auf ein abtreibendes Getriebeelement bzw. ein Kegelzahnrad wirkt. Die gezeigte Lagerungsanordnung der beiden koaxialen Wellen ist so, dass beide Wellen gehäuseseitige Wälzlager aufweisen und durch die relativ große Länge der Wellen auch Radialwälzlager (Nadellager) zwischen den Wellen angeordnet sind.
Aus der DE 10 2008 005 228 A1 ist eine gattungsgemäße Lagerungsanordnung bekannt, bei der der Wellenverbund, bestehend aus der Abtriebswelle und der Hohlwelle, über Wälzlager im Gehäuse gelagert sind. Von den Wälzlagern ist ein axial und radial führendes Wälzlager an einer, ein abtreibendes Getriebeelement tragenden Stirnseite der Abtriebswelle angeordnet. Zumindest ein weiteres Wälzlager ist über die gemeinsame Wellenlänge verteilt an der Hohlwelle angeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lagerungsanordnung vorzuschlagen, die fertigungstechnisch günstig und baulich besonders kompakt ist und die nur geringe Reibungsverluste verursacht.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Merkmalen des Patentanspruchs 1 angeführt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Abtriebswelle und die Hohlwelle über mehrere, zum Beispiel über zumindest drei Wälzlager im Gehäuse gelagert sind, von denen ein axial und radial führendes Wälzlager an der ein abtreibendes Getriebeelement tragenden Stirnseite der Abtriebswelle und zwei weitere Wälzlager über die gemeinsame Wellenlänge verteilt an der Hohlwelle angeordnet sind. Im Übrigen kann die Hohlwelle auf der Abtriebswelle über mehrere Axiallager und Radiallager gelagert sein. Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird eine kompakte, biegesteife und geringe Reibungsverluste aufweisende Konstruktion ohne statisch überbestimmte Lagerpunkte geschaffen, die sich zudem durch kostengünstige Wälzlager und einen relativ einfachen Montageaufwand auszeichnet.
Dabei können bevorzugt das gehäuseseitige Wälzlager auf der Abtriebswelle durch ein axial und radial führendes Kugellager und die gehäuseseitigen Wälzlager auf der Hohlwelle nur axial führende Rollenlager sein. Das Kugellager stützt dabei in vorteilhafter Weise den gesamten Wellenverbund in axialer Richtung ab, während die Biegesteifigkeit über die beiden Rollenlager verspannungsfrei hergestellt ist.
Ferner kann die Hohlwelle in radialer Richtung über mehrere kostengünstige, radial nur geringen Bauraum erfordernde Nadellager auf der Abtriebswelle gelagert sein.
Die axiale Abstützung der Hohlwelle relativ zur Abtriebswelle ist erfindungsgemäß dadurch bewirkt, dass die Hohlwelle an beiden Stirnseiten über ein erstes und ein zweites Axialwälzlager relativ zur Abtriebswelle geführt ist.
Dabei kann baulich besonders kompakt das erste Axialwälzlager auf der das abtreibende Getriebeelement tragenden Stirnseite der Abtriebswelle zwischen einem auf der Hohlwelle festgelegten Getriebeelement und dem auf der Abtriebswelle festgelegten, abtreibenden Getriebeelement auf radialen Anlaufflächen dieser Elemente angeordnet sein.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das zweite Axialwälzlager an der dem abtreibenden Getriebeelement gegenüberliegenden Stirnseite der Hohlwelle unter Zwischenschaltung einer Feder gegen das erste Axialwälzlager vorgespannt sein. Daraus resultiert eine spielfreie, leichtgängige Lagerung der Hohlwelle auf der Abtriebswelle mit gleichzeitigem Ausgleich zum Beispiel temperaturbedingter Längenänderungen im Wellenverbund.
Die Feder kann eine Schraubendruckfeder oder eine Tellerfeder sein, die unter Vorspannung einerseits an einem Lagerring des zweiten Wälzlagers und andererseits an einem an der Abtriebswelle festgelegten Druckring abgestützt ist.
Die Abtriebswelle kann in an sich bekannter Weise einerseits als abtreibendes Getriebeelement ein Stirnzahnrad und andererseits eine Steckverzahnung als Anschlusselement für ein Zwischenachsdifferenzial des Wechselgetriebes aufweisen.
Schließlich kann die Hohlwelle Stirnzahnräder von Zahnradsätzen mit einer achsparallel zur Hohlwelle im Getriebegehäuse gelagerten Antriebswelle des Wechselgetriebes tragen, wobei die Stirnzahnräder Festzahnräder und/oder Loszahnräder mit benachbarten Synchronkupplungen sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung näher erläutert, die ohne Darstellung des Getriebegehäuses eine Lagerungsanordnung für eine Hohlwelle und eine koaxiale Abtriebswelle eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes für allradgetriebene Kraftfahrzeuge zeigt.
In der Zeichnung ist mit 10 eine nur teilweise ersichtliche Antriebswelle eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes bzw. eines Schaltgetriebes für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb bezeichnet, die über nicht näher beschriebene Getriebeelemente bzw. Stirnzahnräder in mehreren Gangstufen bzw. Zahnradsätzen auf korrespondierende Stirnzahnräder auf einer parallel dazu angeordneten Hohlwelle 12 abtreibt.
Die Stirnzahnräder der Gangstufen können in bekannter Weise Festzahnräder oder Loszahnräder sein, wobei die Loszahnräder über allgemein mit 14 bezeichnete Synchronkupplungen jeweils an die Wellen 10, 12 ankuppelbar sind.
Die Antriebswelle 10 ist über drei Wälzlager 16 in dem nicht dargestellten Getriebegehäuse drehbar gelagert.
Die Hohlwelle 12 bildet mit einer koaxial zu dieser angeordneten Abtriebswelle 18 einen Wellenverbund 19 mit einer noch zu beschreibenden Lagerungsanordnung mit axial und/oder radial führenden Wälzlagern. Die Hohlwelle 12 ist an deren freien Stirnseite mit einer Steckverzahnung 12a versehen, über die sie mit einem Zwischenachsdifferenzial (nicht dargestellt) trieblich verbunden ist bzw. auf dieses abtreibt.
Über eine weitere Steckverzahnung 18a ist die Abtriebswelle 18 an das eine Abtriebselement des Zwischenachsdifferenziales zum Beispiel zum Antrieb der Vorderachse des Kraftfahrzeugs angekoppelt, während das andere Abtriebselement mit der Hinterachse trieblich verbunden ist.
Die Abtriebswelle 18 trägt an ihrem entgegengesetzten Ende als abtreibendes Getriebeelement ein Stirnzahnrad 20, das über eine Schraubverbindung 21 zusammen mit dem Innenring 22a eines gehäusefesten Kugellagers 22 auf der Abtriebswelle 18 festgelegt ist. Das Stirnzahnrad 20 treibt auf ein Stirnzahnrad (nicht dargestellt) einer Antriebswelle mit einem Kegelritzel auf das Vorderachsdifferenzial des Kraftfahrzeugs ab.
Die Lagerung des Wellenverbunds 19 aus der Hohlwelle 12 und der Abtriebswelle 18 im Gehäuse des Wechselgetriebes erfolgt über drei Wälzlager bzw. über das axial und radial führende Kugellager 22 und zwei über die gesamte Wellenlänge verteilte, nur radial führende Rollenlager 24, 26, wobei das Rollenlager 24 etwa mittig des Wellenverbundes 19 und das Rollenlager 26 am dem Kugellager 22 gegenüberliegenden Ende des Wellenverbundes 19 positioniert ist.
Ferner sind zwischen der Hohlwelle 12 und der Abtriebswelle 18 zumindest drei radial führende Wälzlager bzw. Nadellager 28 wiederum über den Wellenverbund verteilt eingesetzt, die eine biegesteife, leichtgängige Lagerung der Wellen 12, 18 zueinander ergeben. Die Auslegung kann dabei so sein, dass das linke Nadellager nur als Stützlager wirkt und somit nur bei starker Antriebsbelastung (Wellendurchbiegung) Stützmomente überträgt.
Die axiale Führung der Hohlwelle 12 relativ zur Abtriebswelle 18 erfolgt mittels zweier Axiallager 30, 32; dies können sowohl Kugellager als auch wie dargestellt Rollenlager sein, die als Drucklager ausgeführt sind.
Das Axiallager 30 ist dabei zwischen Radialflächen am abtreibenden Stirnzahnrad 20 auf der Abtriebswelle 18 und einem Getriebeelement 14a, das hier ein auf der Hohlwelle 12 fest angeordnetes Schaltzahnrad 14a der axial benachbarten Synchronkupplung 14 eingefügt. Das Getriebeelement 14a auf der Hohlwelle 12 könnte gegebenenfalls aber auch durch einen Anlaufring oder unmittelbar durch die Stirnseite der Hohlwelle 12 gebildet sein.
Das zweite Axiallager 32 ist mittels einer Feder 34, hier einer Scheibenfeder, federnd vorgespannt.
Die Feder 34 ist dabei zwischen dem Lagerring 32a des an der freien Stirnseite der Hohlwelle 12 anlaufenden Axiallagers 32 und einem Druckring 36 eingespannt, wobei der Druckring 36 über einen Sicherungsring 38 auf der Abtriebswelle 18 gehalten ist.
Demzufolge spannt die Feder 36 mit einer Federkraft die beiden Axiallager 30, 32 spielfrei gegen das abtreibende und über das Kugellager 22 axial geführte Stirnzahnrad 20 bzw. gegen die Abtriebswelle 18 vor.
Der beschriebene Wellenverbund 19 wirkt im regulären Fahrbetrieb mit Allradantrieb nahezu ohne Differenzdrehzahlen als gemeinsame Abtriebseinheit, bei der Lagerbelastungen hauptsächlich an den gehäuseseitigen Wälzlagern 22, 24, 26 auftreten. Lediglich bei einer Ausgleichsfunktion des Zwischenachsdifferenzials zum Beispiel beim Durchfahren von Kurven oder bei durchdrehenden Rädern treten Differenzdrehzahlen auf, die über die beschriebene Lagerungsanordnung zuverlässig abgestützt bzw. aufgenommen werden.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Zum Beispiel kann bei einer direkt auf ein Vorderachsdifferenzial abtreibenden Abtriebswelle 18 mit anstelle des Stirnzahnrads 20 einem Kegelzahnrad ein doppelreihiges Kegelrollenlager oder Schrägschulterlager anstelle des Kugellagers 22 vorgesehen sein, um die insbesondere in axialer Richtung wirkenden, höheren Antriebsbelastungen aufzunehmen.

Claims

Lagerungsanordnung für einen Wellenverbund (19) aus zwei koaxial in einem Getriebegehäuse geführten Wellen (12, 18) eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge, insbesondere für allradgetriebene Kraftfahrzeuge, wobei eine äußere, Getriebeelemente (20) tragende Hohlwelle (12) und eine radial innere Abtriebswelle (18) über radial und axial wirkende Wälzlager (22 bis 32) gegenseitig und zum Gehäuse geführt sind, wobei der Wellenverbund (19) aus der Abtriebswelle (18) und der Hohlwelle (12) über Wälzlager (22, 24, 26) im Gehäuse gelagert ist, von denen ein axial und radial führendes Wälzlager (22) an einer ein abtreibendes Getriebeelement (20) tragenden Stirnseite der Abtriebswelle (18) und zumindest ein Wälzlager (24, 26) über die gemeinsame Wellenlänge verteilt an der Hohlwelle (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (12) an beiden Stirnseiten über ein erstes und ein zweites Axialwälzlager (30, 32) relativ zur Abtriebswelle (18) geführt ist.
Lagerungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (12) auf der Abtriebswelle (18) über mehrere Axiallager (30, 32) und Radiallager (28) gelagert ist.
Lagerungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gehäuseseitige Wälzlager (22) auf der Abtriebswelle (18) durch ein Kugellager gebildet ist.
Lagerungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Axialwälzlager (30) auf der das abtreibende Getriebeelement (20) tragenden Stirnseite der Abtriebswelle (18) zwischen einem auf der Hohlwelle (12) festgelegten Getriebeelement (14a) und dem auf der Abtriebswelle (18) festgelegten, abtreibenden Getriebeelement (20) auf radialen Anlaufflächen dieser Elemente angeordnet ist.
Lagerungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Axialwälzlager (32) an der dem abtreibenden Getriebeelement (20) gegenüberliegenden Stirnseite der Hohlwelle (12) unter Zwischenschaltung einer Feder (34) gegen das erste Axialwälzlager (30) vorgespannt ist.
Lagerungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (34) eine Scheibenfeder, eine Schraubendruckfeder oder Tellerfeder ist, die unter Vorspannung einerseits an einem Lagerring (32a) des zweiten Axiallagers (32) und andererseits an einem an der Abtriebswelle (18) festgelegten Druckring (36) abgestützt ist.
Lagerungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (18) einerseits als abtreibendes Getriebeelement ein Stirnzahnrad (20) und andererseits eine Steckverzahnung (18a) als Anschlusselement für ein Zwischenachsdifferenzial des Wechselgetriebes aufweist.
Lagerungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (12) Stirnzahnräder von Zahnradsätzen mit einer achsparallel zur Hohlwelle im Getriebegehäuse gelagerten Antriebswelle (10) des Wechselgetriebes trägt, wobei die Stirnzahnräder Festzahnräder und/oder Loszahnräder mit benachbarten Synchronkupplungen (14) sind.