DE102012207067A1

DE102012207067A1 - Rollenlager und Getriebe mit einem Rollenlager

Info

Publication number: DE102012207067A1
Application number: DE201210207067
Authority: DE
Inventors: Volker Ploetz; Zorica Vidic; Frank Zwanzger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rollenlager (1, 20, 41) mit wenigstens zwei axial zueinander benachbarten Reihen (8, 9, 27, 28) Rollen (2, 3, 29, 30) in denen die Rollen (2, 3, 29, 30) mit radialem Abstand zu einer axial ausgerichteten Rotationsachse (5) des Rollenlagers (1, 20, 41) in Taschen (6, 7) wenigstens eines Käfigs (4, 21) aufgenommen sind, wobei jede der Taschen (6, 7) axial zumindest zu einer Seite hin durch einen Seitenrand (14, 17) begrenzt ist, und wobei jede der Reihen (8, 9, 27, 28) in Umfangsrichtung um die Rotationsachse (5) zueinander benachbarte der Rollen (2, 3, 29, 30) aufweist und der anderen der Reihen (8, 9, 27, 28) an einer von Rollen freien Zone (15, 33) mit einem axialem Abstand gegenüberliegt.

Description

Gebiet der Erfindung
Rollenlager mit wenigstens zwei axial zueinander benachbarten Reihen Rollen, in denen die Rollen mit radialem Abstand zu einer axial ausgerichteten Rotationsachse des Wälzlagers in Taschen wenigstens eines Käfigs aufgenommen sind, wobei jede der Taschen axial zumindest zu einer Seite hin durch einen Seitenrand begrenzt ist, und wobei jede der Reihen in Umfangsrichtung um die Rotationsachse zueinander benachbarte der Rollen aufweist und der anderen der Reihen an einer von Rollen freien Zone mit einem axialem Abstand gegenüberliegt. Die Erfindung betrifft weiter ein Getriebe mit einem als Losradlager ausgeführten Rollenlager.
Hintergrund der Erfindung
Die Wälzlager zur Lagerung von Getriebebauteilen der betrachteten Gattung sind Rollenlager zur Lagerung von Zahnrädern, wie Losräder und Umkehrräder, oder von ineinander geschachtelten Wellen. Besonderes Merkmal dieser Wälzlager ist der an der gesamten Laufzeit des Getriebes vergleichsweise hohe Laufanteil.
Losradlager sind Wälzlagerungen, mit denen Losräder gegenüber einer Welle drehbar gelagert sind. Losräder sind Zahnräder, die auf einer Getriebewelle angeordnet sind und die in lastfreien Zuständen relativ zur Getriebewelle, beispielsweise zu einer Getriebehauptwelle, rotieren. Jedes der Losräder steht im ständigen Zahneingriff mit einem weiteren Zahnrad, das in der Regel fest auf einer Vorgelegewelle eines Kfz-Getriebes sitzt. Auf der Getriebewelle sitzen mehrere der Losräder, von denen jedes im Zahneingriff mit einem der Zahnräder auf der Vorgelegewelle steht. Losräder werden je nach Schaltzustand von dem jeweiligen auf der Vorgelegewelle sitzenden Zahnrad mit Drehmomenten beaufschlagt oder mitgeschleppt. Wenn ein Gang eingelegt ist, ist eines der Losräder drehstarr mit der Getriebehauptwelle gekuppelt. Die Vorgelegewelle ist von einer Getriebeeingangswelle aus angetrieben und mit ihr die auf der Vorgelegewelle sitzenden Zahnräder, wobei über eines der Zahnräder Drehmomente auf das mit der Getriebewelle gekuppelte Losrad und damit auf die Getriebewelle übertragen werden. Die anderen der Losräder werden durch die angetriebenen Zahnräder der Vorgelegewelle lastfrei mitgeschleppt. Wenn ein anderer Gang geschaltet wird, wird die drehstarre Verbindung zwischen dem Losrad und der Getriebehauptwelle ausgekoppelt und zwischen einem anderen der Losräder und der Getriebewelle hergestellt.
Die Besonderheit in Losradlagerungen ist also aus dem vorstehend Beschriebenen schlussfolgernd darin zu sehen, dass diese nahezu lastfrei rotieren, wenn die Losräder ohne Drehmomentübertragung auf der Getriebewelle rotierend mitgeschleppt werden, und nahezu still stehend hohe Lasten aufnehmen, wenn das jeweilige Zahnrad mit der Getriebewelle gekuppelt ist. Die Probleme, die mit diesen Besonderheiten verbunden sind, sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise in DE-AS – 1 575 611 beschrieben. Die meisten der inzwischen umgesetzten Maßnahmen, mit denen den Problemen wie Riffelbildung und axiales Schrauben der Wälzkörper und Losradkreischen in modernen Fahrzeugen erfolgreich begegnet wird, resultieren in einer Erhöhung der inneren Reibung der Losradlagerung.
Ineinander geschachtelte Wellen der Gattung sind Getriebewellen oder ähnliche Elemente in Wandlergetrieben oder Doppelkupplungsgetrieben. Besonderes Merkmal dieser Lagerstellen ist, dass diese in der Regel nahezu in allen Betriebszuständen des Getriebes mitlaufen aber nur geringe Lasten aufnehmen müssen.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Wälzlager zur Lagerung von Getriebebauteilen zu schaffen, mit dem die Vorteile bekannter Wälzlager gewahrt werden, die jedoch geringere innere Reibung aufweisen.
Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Moderne Rollenlager zur Lagerung von Getriebebauteilen bestehen aus Rollen und Käfigen. Rollen sind in ihrer Grundform außenzylindrisch ausgebildete rotationssymmetrische Körper, mit zwei Stirnseiten. Die Mantelflächen können von der außenzylindrischen Grundform abweichend ballig ausgeführt sein. Die Stirnseiten sind eben, wahlweise konkav oder konvex. Es können auch hohle Rolle vorgesehen sein. Die Rollen der Losradlager sind in der Regel Nadeln. Nadeln sind Rollen, deren Länge mindestens dem Dreifachen ihres Nenndurchmessers der Außenmantelfläche entspricht. Die Rollen sind in den Käfigen gehalten und geführt. Für Rollen ergibt sich demnach ein Verhältnis von Länger zum Nenndurchmesser, das kleiner dem Zahlenwert 3 ist.
Käfige sind hohlzylindrische einteilig umfangsseitig geschlossene oder einmal umfangsseitig geschlitzte, in ihren Umrissen hohlzylindrische oder umfangsseitig benachbarte und in hohlzylindrischen Umrissen zusammen passende segmentförmige Bauteile, die radial durchgängige Fenster, sogenannte Taschen, aufweisen. Die Werkstoffe der Käfige sind Metalle, deren Legierungen oder Kunststoffe.
Die Laufbahnen der Wälzlager sind entweder außenzylindrische Oberflächenabschnitte auf den Wellen bzw. innenzylindrische Abschnitte in Zahnrädern. Alternativ werden diese durch die außen- bzw. innenzylindrischen Oberflächen von Lagerringen gebildet, die auf den Getriebewellen oder in den Zahnrädern sitzen.
Die Rollenlager sind zwecks hoher Tagzahlen in der Regel mit maximal möglicher Anzahl an Rollen bestückt. Darüber hinaus sind die Wälzlagerungen zweireihig ausgebildet. Zweireihige Wälzlagerungen der betrachteten Gattung weisen zwei axial benachbarte Reihen Rollen auf, die entweder gemeinsam in einem Käfig geführt sind oder in denen jede der Reihen in einem eigenen Käfig geführt ist.
Seit geraumer Zeit geraten zwecks verbesserter Wirkungsgrade von Fahrzeuggetrieben auch deren Verluste durch Eigenreibung in das Blickfeld der Fachwelt. Im Kapitel „Hintergrund der Erfindung” wurde bereits beschrieben, dass Losräder in den Betriebszuständen, in denen diese nicht mit der Getriebewelle gekuppelt sind, ständig von Antriebsmomenten von der Vorgelegewelle mitgeschleppt werden. Das ständige Kämmen der Zahnpaarungen, die innere Reibung der Losradlager und die Massenträgheit der geschleppten Losradlagerungen und Losräder erzeugen Widerstände, die Energie verbrauchen.
Losradlager im Sinne der Erfindung sind Wälzlagerungen, mit denen Losräder gegenüber einer Welle drehbar gelagert sind. Losräder sind Zahnräder, die auf einer Getriebewelle angeordnet sind und die in lastfreien Zuständen relativ zur Getriebewelle, beispielsweise zu einer Getriebehauptwelle, rotieren. Jedes der Losräder steht im ständigen Zahneingriff mit einem weiteren Zahnrad, das in der Regel fest auf einer weiteren Getriebewelle eines Kfz-Getriebes sitzt. Auf der Getriebewelle sitzen mehrere der Losräder, von denen jedes im Zahneingriff mit einem der Zahnräder auf der der weiteren Getriebewelle steht. Losräder werden je nach Schaltzustand von dem jeweiligen auf der Vorgelegewelle sitzenden Zahnrad mit Drehmomenten beaufschlagt oder mitgeschleppt. Wenn ein Gang eingelegt ist, ist eines der Losräder drehstarr mit der Getriebehauptwelle gekuppelt. Die Vorgelegewelle ist von einer Getriebeeingangswelle aus angetrieben und mit ihr die auf der Vorgelegewelle sitzenden Zahnräder, wobei über eines der Zahnräder Drehmomente auf das mit der Getriebewelle gekuppelte Losrad und damit auf die Getriebewelle übertragen werden. Die anderen der Losräder werden durch die angetriebenen Zahnräder der Vorgelegewelle lastfrei mitgeschleppt. Wenn ein anderer Gang geschaltet wird, wird die drehstarre Verbindung zwischen dem Losrad und der Getriebehauptwelle ausgekoppelt und zwischen einem anderen der Losräder und der Getriebewelle hergestellt.
Wälzkörper stehen unter Last in Lastzonen im Wälzkontakt mit den Wälzlaufbahnen, im sogenannten Linienkontakt. Die Breite des zu lagernden Zahnrades bestimmt die axiale Länge der Rollen, die nach bisheriger Auffassung der Fachwelt möglichst die gesamte axiale Länge des Zahnrades unterstützen sollen. Im Wesentlichen ist die gesamte Breite des Lagers durch die axialen Abmessungen der Seitenränder des Käfigs, der Summe der axialen Taschenspiele und durch die axiale Länge der Rolle zuzüglich eines vorgegebenen Axialspiels des Käfigs zu axialen Anschlägen in der Lagerstelle bestimmt. Die Tragzahlen der Wälzlager sind Angaben unter der Voraussetzung, dass die in der Lastzone befindlichen und in dem Käfig gehaltenen Rollen über die maximale vorgegebene Länge ihrer Wälzlaufbahn tragen.
Es kommt jedoch oft vor, dass die Rollen der Wälzlager ungleichmäßig belastet sind, so dass sie nicht über ihre vorbestimmte Länge tragen. Insbesondere Zahnräder mit Schrägverzahnung sind sogenannten kombinierten Belastungen aus Radiallasten und Kippmomenten unterworfen. Als Folge daraus verkippen die Rollen mit ihrer Rotationsachse relativ zur Rotationsachse der Welle und tragen nicht mehr über die gesamte Länge.
Abweichend von bisherigen Ansichten der Fachwelt, dass ein Zahnrad im Interesse einer hohen Tragzahl, über seine gesamte Breite möglichst vollständig durch Wälzkörper gestützt sein muss, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein zweireihiges oder ein Wälzlager mit mehr als zwei Reihen Rollen einzusetzen, bei dem der axiale Abstand zwischen den benachbarten Reihen an engster Stelle der von Rollen freien Zone zumindest aus einer axialen Länge einer der Rollen zuzüglich der axialen Abmessung eines der Seitenränder zusammensetzt. Die von Rollen freie Zone ist beispielsweise durch Abschnitte eines oder von zwei benachbarten Käfigen gebildet, in denen keine Rollen angeordnet sind und die sich in Umfangsrichtung von Rollen frei zwischen den zwei Reihen erstreckt. Die von Rollen freie Zone kann deshalb als eine zylindrische Zone zwischen zwei Radialebenen bezeichnet werden, wobei die Radialebenen sich an engster Stelle zwischen Rollen benachbarter Reihen axial einander gegenüberliegen.
Die Abschnitte von benachbarten Käfigen liegen stirnseitig aneinander und sind mit dem Material des Käfigs bzw. der Käfige gefüllt. Alternativ ist das Material in der Zone radial von Öffnungen durchbrochen oder axial ausgespart. Wahlweise ist die von Rollen freie Zone zumindest teilweise durch einen oder mehr axial wirkende Abstandshalter gebildet. Alternativ ist die Zone durch einen oder mindestens zwei die Taschen begrenzende Seitenränder gebildet.
Die erfinderischen Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Rollen von zweireihigen Wälzlagerungen von Zahnrädern der nach vorstehend beschriebenen Muster belasteten Wälzlager in der Mitte der Lagerung (die auf die axiale Richtung bezogene Mitte) weniger oder gar nicht tragen, dafür aber die Rollen nahe der Stirnseiten des gelagerten Zahnrades dafür mit wechselnder Richtung die Last aufnehmen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Rollen beider Reihen in einem gemeinsamen Käfig angeordnet sind und eine weitere, dass der Käfig in der Zone radiale Durchbrüche aufweist. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Rollen der einen Reihe in einem ersten Käfig und die Rollen der anderen Reihe in einem zu dem ersten Käfig zweiten Käfig angeordnet sind.
Die Lagerstelle ist nicht mehr über möglichst die gesamte axiale Breite von Wälzkörpern gestützt, sondern nur in den außen liegenden Bereichen. Die Rollen sind dementsprechend kürzer. Da die Rollen aus Wälzlagerstahl bestehen, ist das Gewicht der Rollen ist im Vergleich zu Rollen, die nahezu die gesamte Breite der Lagerstelle einnehmen, markant reduziert. Aufwendige Berechnungen ergaben, dass der besondere Effekt dieser Erfindung insbesondere in der Reduzierung der Reibung der Rolle im Kontakt mit den Wälzlaufbahnen besteht. Darüber hinaus werden bei Rotation durch den Käfig geringere Massen mitgeschleppt. Die von Rollen freie Zone ist nicht mehr wie beim bisher bekannten Stand der Technik nur durch einen oder zwei Seitenränder, sondern durch eine wesentlich breitere Zone gebildet. Die radiale Dicke des Käfigs, der Käfige und/oder der Abstandshalter kann in dieser Zone im Vergleich zu den Seitenrändern reduziert und/oder radial taschenähnlich durchbrochen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Abstand zwischen zwei benachbarten Reihen des Wälzlagers sich aus der Länge einer der Rollen zuzüglich eines Taschenspiels sowie zuzüglich der axialen Abmessungen von zwei der Seitenränder zusammensetzt. Als Taschenspiel ist die Distanz zwischen der jeweiligen Rolle und dem axial linken und rechten Seitenrand der Tasche zu verstehen, um welche die Rolle axial zwischen dem linken und rechten Seitenrand axial beweglich ist.
Der besondere Vorteil der Erfindung und dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist damit begründet, das die Abmessungen der Seitenränder und des Taschenspiels, wie die Berechnungen ergaben, einen wesentlichen Einfluss auf Abstand und mögliche Rollenlänge mit Bezug auf die gesamte Breite der Lagerstelle und damit auf die innere Reibung haben. Die innere Reibung ist in diesem Sinne der Widerstand des Rollenlagers gegen Rotation und ist z. B. durch den Widerstand im Wälzkontakt der elastisch miteinander kommunizierenden Materialien von Rollen und Wälzlaufbahnen sowie den Widerstand des Schmiermittels begründet. Darüber hinaus ist die innere Reibung auch durch Schleppmomente an den in der Lastzone der Wälzlagerung tragenden Wälzkörpern bestimmt, die dadurch entstehen, dass die außerhalb der Lastzone befindlichen Wälzkörper durch die in der Lastzone befindlichen Wälzkörper mit Hilfe des Käfigs mitgeschleppt werden. Die an den geschleppten Wälzkörpern angreifenden Widerstände sind wieder die durch Rollreibung im Wälzkontakt und durch Schmiermittel sowie zusätzlich an den schleppenden durch die Massen der geschleppten Rollen verursachten Widerstände. Hinzu kommen Schlupf der wälzenden, schleppenden und geschleppten Rollen, der in nahezu allen Betriebszuständen auftreten kann. Unter Schlupf sind in diesem Sinne kurzfristige Gleitbewegungen der ansonsten anlaufenden oder rotierenden Rollen gegenüber der Wälzlaufbahn zu verstehen. Alle diese Widerstände sind auch von den Abmessungen der Rollen abhängig und verringern sich bei reduzierter Rollenlänge.
Die Erfindung sieht weiterhin ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Rollenlager in einem Getriebe zur Lagerung eines Zahnrades auf einem Wellenabschnitt vor.
Die axiale Breite des Rollenlagers ist durch die Länge des zylindrischen Loches bestimmt, in dem das Wälzlager aufgenommen ist und kann aber muss nicht der Breite des Zahnrades entsprechen. So kann z. B. die Verzahnung des Zahnrades axial über das zumeist als zylindrische Bohrung ausgebildete Loch hinaus oder gegenüber dieser axial zurückstehen, und das, wahlweise einseitig oder beidseitig der Bohrung.
Das Wälzlager ist in der Regel vollständig in die zylindrische Bohrung des Zahnrades eingetaucht und um einen geringes Bewegungsspiel kürzer als die länge des Loches. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Abstand zwischen den Reihen sich aus der axialen Länge dieses zylindrischen Loches, in welchem das Rollenlager zwischen dem Zahnrad und Wellenabschnitt angeordnet ist, ergibt, wobei sich Länge des Loches aus einer Länge der Rollen zuzüglich eines Taschenspiels, um welches die eine der Rollen in einer Tasche axial beweglich ist, zuzüglich der axialen Abmessungen von zwei der Seitenränder sowie abzüglich eines axialen Bewegungsspiels mindestens eines Käfigs zusammensetzt. Das axiale Bewegungsspiel ist ein Bewegungsspiel zwischen zwei sich dem Käfig anschließenden und zu dem Zahnrad separaten axiale Bewegungen des Käfigs begrenzenden axialen Anschlägen. Die axialen Abmessungen der Seitenränder sind dabei die weitesten axialen Abstände zwischen der den Rollen zugewandten Kontur und der von dieser Rolle abgewandten axial begrenzende Kontur des Seitenrandes. Die axial begrenzende Kontur kann einer weiteren Rolle in einer Tasche zugewandt sein oder äußere Grenze eines Käfigs.
Wenn zwei Käfige Bestandteil des Rollenlagers sind, ist das Bewegungsspiel ein Bewegungsspiel der zwei Käfige zwischen den zwei Anschlägen. Anschläge sind Scheiben, andere Zahnräder, Wellenabsätze, Stirnseiten von Getriebewellen oder Gehäuseabschnitten, Schiebemuffenträger in Anordnungen mit Synchronkupplungen.
Die Erfindung sieht weiterhin ein Getriebe mit wenigstens einem Losrad vor, welches die Merkmale eines Rollenlagers gemäß Erfindung aufweist. Das Losrad ist mittels wenigstens eines Rollenlagers drehbar auf einer Getriebewelle gelagert und steht im permanenten Zahneingriff mit einem Zahnrad auf einer weiteren Getriebewelle. Das Losradlager weist vorzugsweise zwei Reihen Rollen auf. Es können aber auch mehr als zwei Reihen sein.
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Detail eines Rollenlagers 1, mit dem axial nebeneinander angeordnete Rollen 2 und 3 in einem Käfig 4 geführt sind, welcher achsparallel zu einer Rotationsachse 5 durch Taschen 6 und 7 längs geschnitten dargestellt ist. Axial ist mit der Rotationsachse 5 gleichgerichtet. Die Rollen 2 und 3 sind wahlweise Rollen oder Nadeln mit einem äußeren Durchmesser ⌀ 13. 1 zeigt das Rollenlager 1 stark vereinfacht und nicht maßstäblich. Das Rollenlager 1 ist wahlweise zur Lagerung eines Losradades, wie eines Losrades 38 nach 2, oder zur Lagerung von zwei Wellen ineinander, wie nach 5, einsetzbar.
Mehrere der Rollen 2, von denen nur eine in 1 dargestellt ist, sind in einer Reihe 8 mit dem Radius R₁ zur Rotationsachse 5 beabstandet und um die Rotationsachse 5 gleichmäßig verteilt zueinander benachbart angeordnet. Jede der Rollen 2 ist jeweils in einer Tasche 6 der Reihe 8 aufgenommen, weist eine Rollenlange l_W1 auf und ist außenzylindrisch ausgebildet. Die Stirnseiten 11 der jeweiligen Rolle 2 sind ballig ausgebildet. Die Taschen 6 sind fensterartige radiale Durchbrüche mit einer axial ausgerichteten Breite, die sich aus der Rollenlänge l_W1 zuzüglich eines Taschenspiels S1 ergibt. Das Taschenspiel S1 ist ein axialer Abstand, um den die Rollen 2 axial in der jeweiligen Tasche 6 beweglich sind und ergibt sich der Darstellung gemäß aus zweimal S1/2. Die Taschen 6 weisen Halterungen für die Rollen 2 auf. Diese sind jedoch nicht dargestellt.
Es ist jedoch auch denkbar, dass zwei der Rollen 2 einer Reihe in Umfangsrichtung oder axial nebeneinander gemeinsam in einer Tasche aufgenommen sind.
Mehrere der Rollen 3, von denen nur eine in 1 dargestellt ist, sind mit dem Radius R₂ zur Rotationsachse 5 beabstandet und um die Rotationsachse 5 gleichmäßig verteilt zueinander benachbart angeordnet. Jede der Rollen 3 ist in einer Tasche 7 der Reihe 9 aufgenommen. Die Radien R₁ und R₂ sind gleich und beschreiben den Abstand von der Rotationsachse 5 des Rollenlagers 1 zur Rotationsachse 16 der Rollen 2 und 3.
Jede der Rollen 3 weist eine Rollenlänge l_W2 auf und ist außenzylindrisch ausgebildet. Die Stirnseiten 12 der jeweiligen Rolle 3 sind ballig ausgebildet. Die Taschen 7 sind fensterartige radiale Durchbrüche mit einer axial ausgerichteten Breite, die sich aus der Rollenlänge l_W2 zuzüglich eines Taschenspiels S2 ergibt. Das Taschenspiel S2 ist ein axialer Abstand, um den die Rollen 3 axial in der Tasche beweglich sind und ergibt sich der Darstellung gemäß aus zweimal S2/2. Die Taschen 6 weisen Halterungen für die Rollen 3 auf. Diese sind jedoch nicht dargestellt.
Es ist jedoch auch denkbar, dass zwei der Rollen 3 einer Reihe in Umfangsrichtung oder axial zueinander benachbart in einer Tasche aufgenommen sind.
Die Rollen 2 und 3 weisen gemeinsam den gleichen Durchmesser ⌀ 13 auf. Die Rollenlängen l_W1 und l_W2 sind wahlweise gleich oder unterscheiden sich voneinander. Dementsprechend sind die Breiten der Taschen 6 und 7 gleich oder unterscheiden sich voneinander.
Die Reihen 8 und 9 sind axial zueinander benachbart. Jede der Taschen 6 und 7 ist axial nach außen hin durch einen Seitenrand 14 begrenzt. 1 zeigt ein Detail des Käfigs 4, mit dem jeweils eine mit Rollen 2 bzw. 3 befüllte Tasche 6 und 7 axial so nebeneinander angeordnet sind, dass die Rollenachsen 16 der benachbarten Rollen 2 und 3 vorbehaltlich eines Versatzes aufgrund des Taschenspiels auf einer gemeinsamen Linie 16 liegen. Im Käfig 4 sind die in Umfangsrichtung benachbarten Taschen 6 oder 7 und Rollen 2 oder 3 jeweils durch einen Quersteg voneinander getrennt, der in der Darstellung nicht sichtbar hinter den Rollen 6 oder 7 liegt. Zur axialen Mitte des Käfigs 4 hin grenzen die Reihen 8 und 9 an eine von Rollen freien Zone 15, die in diesem Fall in Umfangsrichtung benachbarte radiale Durchbrüche 32 aufweist. Mit den Durchbrüchen 32 ist das Gewicht des Käfigs 4 und damit das seiner geschleppten Massen reduziert.
Der axiale Abstand A zwischen den Reihen 8 und 9 an engster Stelle entspricht in diesem Fall dem engsten Abstand zwischen zwei auf der gemeinsamen Linie 16' mit ihrer Rotationsachse 16 ausgerichteten benachbarten Rollen 2 und 3 und ist zumindest aus einer axialen Länge l_W einer Reihe mit kürzesten Rollen der benachbarten Reihen 8 und 9 zuzüglich der axialen Abmessung B eines der Seitenränder 14 zusammensetzt. Der Darstellung nach 1 entsprechend, setzt sich der Abstand A aus der Länge einer der Rollen 2 oder 3 zuzüglich des Taschenspiels 2 × S1/2 oder 2 × S2/2 sowie zuzüglich der axialen Abmessungen B von zwei der Seitenränder 14 zusammen. Die vorgenannten Abmessungen und Relationen sind auch für Käfige vorgesehen, in denen jede der Rollen/Taschen einer Reihe in Umfangsrichtung versetzt zu einer Rolle/Taschen der anderen Reihe ausgerichtet ist, d. h. wenn die Rotationsachsen benachbarter Rollen bzw. deren Verlängerungen parallel zueinander mit Abstand verlaufen und die gedachten axialen Verlängerungen der Rotationsachsen dabei zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgende Rollen der benachbarten Reihe verlaufen. In diesem Falle ist der axiale Abstand A ein Abstand zwischen zwei Ebenen. Die eine Ebene ist eine senkrecht von der Rotationsachse des Rollenlagers durchstoßene gedachte und an die von Rollen freie Zone angrenzende Ebene, an der die Rollen der Reihe stirnseitig anliegen. Die andere Ebene ist eine an der anderen Seite axial an die von Rollen freie Zone anschließende Ebene gleichen Typs, an der die Rollen der benachbarten Seite stirnseitig anliegen.
2 zeigt eine Anordnung mit einem Zahnrad 10 auf einer Getriebewelle 18 in einem Längsschnitt entlang einer Rotationsachse 5, nicht maßstäblich und stark vereinfacht dargestellt. Das Zahnrad 10 ist beispielsweise ein Losrad 38 und mit einem Rollenlager 20 auf der Getriebewelle 18 um die Rotationsachse 5 drehbar gelagert. Das Rollenlager 20 ist aus zwei Käfigen 21 und aus einer Distanzhülse 22 gebildet. Jeder Käfig 21 weist eine Breite U auf. Das Zahnrad 10 sitzt um ein nicht dargestelltes axiales geringes Bewegungsspiel Y axial beweglich zwischen zwei Anschlägen 19 und 23 und weist eine Breite Z einer innen zylindrischen Bohrung 24 auf. In der Bohrung 24 sitzen in einem radialen Spalt zwischen einer inneren Wälzlaufbahn 25 am Zahnrad 10 und einer äußeren zylindrischen Wälzlaufbahn 26 der Getriebewelle 18 zwei Reihen 27 und 28 Rollen 29 und 30. Die Rollen 29 sind in einer Reihe 27 um die Rotationsachse 5 benachbart in Taschen 31 angeordnet. Die Taschen 31 sind in Umfangsrichtung jeweils durch Querstege, die in 2 nicht sichtbar sind, und in axiale Richtungen jeweils in der Darstellung links und rechts durch Seitenränder 17 begrenzt. Die Rollen 29 und 30 liegen sich an einer von Rollen freien Zone 33 mit einem axialen Abstand A1 axial gegenüber. der minimal durch die Breite D der Distanzhülse 22 zuzüglich jeweils einer axialen Breien B1 und einer axialen Breite B2 der Seitenränder 17 entspricht, die sich axial zwischen den Reihen 27 und 28 gegenüberliegen.
Die Distanzhülse 22 ist axial mit Spiel X zwischen den beiden Käfigen 21 angeordnet, das sich aus den Teilspielen X1 und X2 zusammensetzt. Das Bewegungsspiel Y ist nach der Darstellung in 2 eine Summe aus den Spielen Y1 und Y2 und X1 und X2. Die Rollen 29 und 30 sind axial jeweils mit eines Taschenspiel S1 und S2 angeordnet, wobei sich das Spiel S1 in der Darstellung ein Zweifaches der Werte S1/2 und das Spiel 2 ein Zweifaches der Werte S2/2 ist. Der maximale Abstand A1' zwischen den Rollen 29 und 30 ist demnach die Summe aus D und X und S1 und S2 und Y.
3 zeigt nicht maßstäblich einen Längsschnitt einer Losradanordnung 35 mit einer Synchronkupplung 36 entlang einer Rotationsachse 5 einer Getriebewelle 34. Die Losradanordnung 35 weist ein Zahnrad 37 auf, das ein Losrad 38 ist. Das Losrad 38 steht im ständigen Zahneingriff mit einem nur teilweise dargestellten Zahnrad 39, welches auf einer in 3 nicht sichtbaren anderen Getriebewelle sitzt. Die Losradanordnung 35 weist weiterhin ein Rollenlager 41 oder eines der zuvor beschriebenen Rollenlager 1 oder 20 auf, die wahlweise ein Losradlager 40 für das Losrad 38 auf einem Wellenabschnitt der Getriebewelle 34 sind. Das Losrad 38 und das Losradlager 40 sind axial zwischen den Anschlägen 19 und 23 angeordnet. Der Anschlag 19 ist ein Wellenabsatz 42 der Getriebewelle 34. Der Anschlag 23 ist ein Schiebemuffenträger 43 der Synchronkupplung 36.
Mit dem Losrad 38 ist ein Kupplungskörper 44 der Synchronkupplung 36 drehfest und mit dem Losrad 38 um die Rotationsachse 5 rotierbar verbunden, welcher außen eine Kupplungsverzahnung 45 aufweist. Eine Schiebemuffe 46 der Synchronkupplung 36 sitzt permanent drehfest auf dem dauerhaft drehfest mit der Getriebewelle 34 im Eingriff stehenden Schiebemuffenträger 43. Die Getriebewelle 34 ist gemeinsam mit dem Schiebemuffenträger 43 und der Schiebemuffe 46 um die Rotationsachse rotierbar. Die Schiebemuffe 46 ist axial gleichgerichtet mit der Rotationsachse 5 so verschiebbar auf dem Schiebemuffenträger 43 angeordnet, dass diese zwecks drehfester Verbindung zwischen dem Kupplungskörper 44 und der Getriebewelle 34 formschlüssig mit der Kupplungsverzahnung 45 in Zahneingriff bringbar ist. In der Darstellung nach 3 sind die Getriebewelle 34 und das Losrad 38 miteinander gekuppelt, wozu die Schiebemuffe 46 in der Darstellung nach links verschoben und dabei in einem kurzen Synchronisationsprozess zusammenwirkend mit Synchronringen 66 und 67 schließlich mit der Kupplungsverzahnung 45 formschlüssig in Zahneingriff gebracht wurde. In diesem Betriebzustand ist das Losrad 38 relativ zur Getriebewelle 34 drehfest mit dieser um die Rotationsachse 5 drehbar.
4 zeigt exemplarisch und vereinfacht einen Teil eines Getriebes 50 mit zwei Getriebewellen 34 und 47 und mit einem Differenzial 48 in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachsen 5 und 61 der Getriebewellen 34 und 47. Eine der Getriebewellen 47 ist mit einer Kupplung 49 verbunden, über welche eine ein- und auskuppelbare Verbindung zwischen einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor und der Getriebewelle 47 hergestellt werden kann. Auf der Getriebewelle 47 sitzen mehrere Zahnräder 51, 39, 52, 53, 54 und 55, von denen jedes, mit Ausnahme des Zahnrades 52, jeweils im Zahneingriff mit einem Zahnrad 65, 38, 57, 58, 59 oder 64 auf der Getriebewelle 34 steht. Das Zahnrad 56 ist ein auch als Umkehrrad bezeichnetes Zwischenrad, welches auf einem Bolzen gelagert ist, über welches ein Rückwärtsgang verwirklicht werden kann und welches zugleich im Zahneingriff mit den Zahnrädern 52 und 57 steht. Die Zahnräder 51, 38, 57, 54 und 55 sind jeweils zu einer Schiebemuffe 60, 62 oder 63 benachbarte Losräder 51, 38, 57, 54 und 55, die, wenn sie nicht über die jeweilige Schiebemuffe 60, 46 oder 62 mit der Getriebewelle 34 oder 47 gekuppelt, also im nicht geschalteten Zustand sind, durch jeweils ein Zahnrad 65, 39, 56, 59 oder 64 relativ zur Getriebewelle 34 oder 47 auf dieser rotierend mitgeschleppt werden, wobei das Zahnrad 57 über das Umkehrrad 56 durch das Zahnrad 52 mitgeschleppt wird. Die Zahnräder 65, 39, 59 oder 64 sind in der Regel dauerhaft fest mit der Getriebewelle 34 oder 47 verbunden, auf der sie sitzen. Bei den Untersuchungen, die zu der Anordnung der Erfindung führten wurde durch aufwändige Berechnungen festgestellt, dass die Trägheit der Massen der geschleppten Losräder und deren rotierende Losradlagerungen sowie die innere Reibung der Losradlagerungen im nicht geschalteten Zustand erheblich Energie verbrauchen. Die Erfindung sieht deshalb ein Getriebe, wie z. B. das Getriebe 50, vor, in dem die Lagerungen der Losräder mit erfindungsgemäß gestalteten Losradlagern 40, wie mit den Rollenlagern 1, 20 oder 41, zu lagern, so dass der Anteil der geschleppten Massen der Losradlagerungen und deren innere Reibung vorteilhaft reduziert ist. Durch derartige Maßnahmen werden die erhöhten Reibwiderstände, die bei der Umsetzung von Maßnahmen, mit denen den Problemen wie Riffelbildung und axiales Schrauben der Wälzkörper und Losradkreischen in modernen Fahrzeugen erfolgreich begegnet wird, zumindest teilweise kompensiert.

5 zeigt ein Detail eines nicht weiter dargestellten Getriebes, in einem Längsschnitt durch eine Lagerstelle 68, in der ein Wellenabschnitt 69 einer ansonsten nicht weiter dargestellten Welle in einem Wellenabschnitt 70 einer weiteren ansonsten nicht weiter dargestellten Welle mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, beispielsweise mit einem Rollenlager 1 nach 1, radial abgestützt ist. Das Getriebe ist beispielsweise ein Doppelkupplungsgetriebe, wobei die Wellen bzw. deren Wellenabschnitte 69 und 70 jeweils die mit einer der Kupplungen (z. B. Naßkupplungen) in Wirkverbindung stehenden Getriebeeingangswellen sind. Bezugszeichen

1	Rollenlager	37	Zahnrad
2	Rolle der ersten Reihe 8	38	Losrad
3	Rolle der zweiten Reihe 9	39	Zahnrad
4	Käfig	40	Losradlager
5	Rotationsachse	41	Rollenlager
6	Tasche der Reihe 8	42	Wellenabsatz
7	Tasche der Reihe 9	43	Schiebemuffenträger
8	Reihe	44	Kupplungskörper
9	Reihe	45	Kupplungsverzahnung
10	Zahnrad	46	Schiebemuffe
11	Stirnseite der Rolle 2	47	Getriebewelle
12	Stirnseite der Rolle 3	48	Differenzial
13	Durchmesser der Rollen 2 und 3	49	Kupplung
14	Seitenrand	50	Getriebe
15	von Rollen freie Zone	51	Zahnrad/Losrad
16	Rotationsachse der Rollen	52	Zahnrad
17	Seitenrand	53	Zahnrad
18	Getriebewelle	54	Zahnrad/Losrad
19	Anschlag	55	Zahnrad/Losrad
20	Rollenlager	56	Zahnrad/Umkehrrad
21	Käfig	57	Zahnrad/Losrad
22	Distanzhülse	58	Zahnrad
23	Anschlag	59	Zahnrad
24	Bohrung	60	Schiebemuffe
25	innere Wälzlaufbahn	61	Rotationsachse
26	äußere Wälzlaufbahn	62	Schiebemuffe
27	Reihe	63	nicht vergeben
28	Reihe	64	Zahnrad
29	Rolle	65	Zahnrad
30	Rolle	66	Synchronring
31	Taschen	67	Synchronring
32	radiale Durchbrüche	68	Lagerstelle
33	von Rollen freie Zone	69	Wellenabschnitt
34	Getriebewelle	70	Wellenabschnitt
35	Losradanordnung
36	Synchronkupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1575611 [0004]

Claims

Rollenlager (1, 20, 41) mit wenigstens zwei axial zueinander benachbarten Reihen (8, 9, 27, 28) Rollen (2, 3, 29, 30) in denen die Rollen (2, 3, 29, 30) mit radialem Abstand zu einer axial ausgerichteten Rotationsachse (5) des Rollenlagers (1, 20, 41) in Taschen (6, 7) wenigstens eines Käfigs (4, 21) aufgenommen sind, wobei jede der Taschen (6, 7) axial zumindest zu einer Seite hin durch einen Seitenrand (14, 17) begrenzt ist, und wobei jede der Reihen (8, 9, 27, 28) in Umfangsrichtung um die Rotationsachse (5) zueinander benachbarte der Rollen (2, 3, 29, 30) aufweist und der anderen der Reihen (8, 9, 27, 28) an einer von Rollen freien Zone (15, 33) mit einem axialem Abstand gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass sich der axiale Abstand (A, A1) an engster Stelle zumindestens aus einer axialen Länge (l_W) einer der Rollen (2, 3, 29, 30) zuzüglich der axialen Abmessung eines der Seitenränder (14, 17) zusammensetzt.
Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (2, 3) beider Reihen (8, 9) in einem gemeinsamen Käfig (4) angeordnet sind.
Rollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (4) in der Zone (15) radiale Durchbrüche (32) aufweist.
Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (29) der einen Reihe (27) in einem ersten Käfig (21) und die Rollen (30) der anderen Reihe (28) in einem zu dem ersten Käfig (21) benachbarten zweiten Käfig (21) angeordnet sind.
Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A, A1) sich zumindest aus der Länge (l_W1, l_W2) einer der Rollen zuzüglich eines Taschenspiels (S1, S2), um welches die eine der Rollen in einer Tasche axial beweglich ist, sowie zuzuglich der axialen Abmessungen (B) von zwei der Seitenränder (14, 17) zusammensetzt.
Rollenlager nach Anspruch 1 in einem Getriebe (50), mit dem ein Zahnrad (10), auf einem Wellenabschnitt gelagert ist.
Getriebe (50) mit wenigstens einem Losrad (38, 51, 54, 55, 57), wobei das Losrad (38, 51, 54, 55, 57) mittels eines Rollenlagers (1, 20, 41) nach Anspruch 1 oder 6 drehbar auf einer Getriebewelle (18, 34, 47) gelagert ist und im permanenten Zahneingriff mit einem Zahnrad (39, 52, 53, 58, 59, 64, 65) steht.
Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenlager (1, 20, 41) zwei Reihen Rollen (2, 3, 29, 30) aufweist.
Rollenlager (1, 20) nach Anspruch 1 in einem Getriebe, über das ein Wellenabschnitt (69) einer Welle in einem Wellenabschnitt (70) einer weiteren Welle radial abgestützt ist.