DE102012222279A1

DE102012222279A1 - Lagerstelle für die Wandlerhals-Lagerung eines Drehmomentwandlers

Info

Publication number: DE102012222279A1
Application number: DE102012222279A
Authority: DE
Inventors: Alexander Pabst; Frank BEECK
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2013-10-31
Anticipated expiration: 2032-12-06
Also published as: US9353794B2; DE102012222279B4; WO2013160319A1; EP2841780A1; US20150055908A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagerstelle (1) zur drehbaren Lagerung eines Pumpenrades (2) eines Drehmomentwandlers (5) in einem Gehäuse (4), wobei das Pumpenrad (2) mit einem Wandlerhals (3) verbunden ist, über welchen das Pumpenrad (2) an der Lagerstelle (1) mittels wenigstens eines Rollenlagers (6) in dem Gehäuse (4) drehbar gelagert ist. Das Rollenlager (6) umfasst eine dem Wandlerhals (3) zugeordnete, radial nach außen gewandte äußere Wälzlaufbahn (19) und eine dem Gehäuse (4) zugeordnete, radial nach innen gewandte innere Wälzlaufbahn (18) sowie zwischen den Wälzlaufbahnen angeordnete Rollen (17).

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerstelle zur drehbaren Lagerung eines Pumpenrades eines Drehmomentwandlers in einem Gehäuse, wobei das Pumpenrad mit einem Wandlerhals verbunden ist, über welchen das Pumpenrad an der Lagerstelle mittels wenigstens eines Rollenlagers in dem Gehäuse drehbar gelagert ist, wobei das Rollenlager eine dem Wandlerhals zugeordnete, radial nach außen gewandte äußere Wälzlaufbahn und eine dem Gehäuse zugeordnete, radial nach innen gewandte innere Wälzlaufbahn und radial zwischen den Wälzlaufbahnen angeordnete Rollen aufweist. Die Erfindung betrifft weiter ein Rollenlager für eine derartige Lagerstelle, ein Rollenlager in einer derartigen Lagerstelle und ein Getriebe mit einem Drehmomentwandler, in dem ein mit einem Wandlerhals verbundenes Pumpenrad des Drehmomentwandlers über den Wandlerhals an einer derartigen Lagerstelle drehbar gelagert ist.
Eine derartige Anordnung eines mit einem Getriebe verbundenen hydrodynamischen Drehmomentwandlers für ein Kraftfahrzeug zeigt die DE 41 34 369 A1 . Dabei ist die Getriebeeingangswelle drehstarr mit dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers verbunden. Eine zylindrische Verlängerung von dem Pumpenrad des Drehmomentwandlers bildet den Wandlerhals. Das Pumpenrad kann bedarfsweise mit einer Primärpumpe verbunden werden, über die das Getriebe mit Druckmittel und der Drehmomentwandler mit Öl versorgt werden. Das Pumpenrad ist über den Wandlerhals an einer Lagerstelle mittels eines als Rollenlager ausgeführten Wälzlagers rotierbar an einem Gehäuse gelagert. Aufgrund von Achsversatz oder Verkippungen der Rotationsachsen in der Anordnung kommt es zu ungünstigen, insbesondere ungleichmäßigen Belastungen der Lagerstellen bzw. der Wälzlager, verbunden mit einer nachteiligen Geräuschentwicklung.
Aus der FR 27 89 458 A1 ist ein als Rollenlager ausgebildetes Wälzlager zur Lagerung einer Lenksäule bekannt. Als Maßnahme, um im Einbauzustand ein Lagerspiel ausgleichen zu können, umfasst das Rollenlager einen äußeren Lagerring, der umfangsseitig beidseitig von Endabschnitten begrenzt ist, die lokal über Laschen mit einem zentralen umlaufenden Abschnitt verbunden sind. Der innenseitig eine Laufbahn für die Wälzkörper bildende Abschnitt ist gegenseitig auf der Welle bzw. der Lenksäule geführt. Weiterhin weist der zentrale umlaufende Abschnitt zur Einflussnahme auf das Lagerspiel eine gekrümmte, sich jeweils im Bereich der Laschen verengende Wälzkörperlaufbahn auf, wodurch die Wälzkörper im Einbauzustand des Rollenlagers elastisch vorgespannt sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Konzept zu schaffen, mit dem das Lagerspiel eines Wälzlagers zur Lagerung eines Wandlerhalses eines Drehmomentwandlers weitestgehend eliminiert werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren nach Anspruch 10. Die abhängigen, auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Gemäß der Erfindung weist die Lagerstelle wenigstens einen radial elastisch ausgeführten Abschnitt einer mit der inneren Wälzlaufbahn versehenen Hülse des Rollenlagers auf. Die Hülse ist im Umriss mit Ausnahme des oder der elastischen Abschnitte ein hohlzylindrisches Bauteil. Die Wandstärke dieser Hülse ist im Vergleich zu deren Durchmesser gering. Das Verhältnis von Innendurchmesser der durch einen Radius beschriebenen Bereiche der inneren Wälzlaufbahn zur radialen Wandstärke der Hülse ist vorzugsweise ≥ dem Wert 10. Das Material der Hülse ist vorzugsweise Stahlblech. Der Abschnitt weist zumindest an der Innenlaufbahn eine von der zylindrischen Form abweichende Geometrie auf und bildet gleichzeitig eine Laufbahnwölbung für die als Rollen ausgeführten Wälzkörper. Der Abschnitt ist über die Laufbahnwölbung elastisch radial gegen wenigstens eine Rolle einer Reihe des Rollenlagers, vorzugsweise jedoch gegen zwei, drei oder sogar mehr der Rollen vorgespannt. Dadurch, dass der Abschnitt der Hülse radial gegen die Rolle(n) vorgespannt ist, stützen sich diese radial nach innen auf die Rotationsachse gerichtet an der äußeren Wälzlaufbahn ab. Als Resultat dessen ist das Rollenlager zumindest in den Bereichen vorgespannt und dabei zumindest spielfrei bzw. weitestgehend spielfrei, wobei der Hülsenabschnitt elastisch gegen die Relief vorgespannt ist, und somit der Wandlerhals gegenüber dem Gehäuse elastisch vorgespannt gelagert ist.
Üblicherweise weisen Radiallager fertigungs- und montagebedingt radiale Spiele auf. Das Rollenlager ist ein Radiallager, in dem im Wesentlichen nur radiale Kräfte abgestützt werden. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und aus Gründen der Montierbarkeit weisen Radiallager in der Regel immer radiale Spiele auf. Die Lagerspiele stellen sich ein in dem Ringspalt zwischen den Rollen bzw. Wälzkörpern und deren zugehörigen Wälzlaufbahnen. Der radiale Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Wälzlaufbahnen ist die Summe aus dem Durchmesser der Rollen und aus dem Radialspiel. Die Rollen können sich innerhalb dieses Spieles radial zwischen den Wälzlaufbahnen bewegen. So können sich die Wälzlaufbahnen innerhalb dieses Spieles gegeneinander bewegen, was zu einer nachteiligen Geräuschentwicklung führen kann.
Weiterhin können sich Nachteile an Lagerstellen von Wälzlagern zur Lagerung des Wandlerhalses durch einen Achsversatz, Radialschlag, eine Verkippung oder sekundäre Achsfehler der Rotationsachsen einstellen. Ein dadurch ausgelöstes Torkeln oder Taumeln der rotierenden Bauteile verursacht ungünstige, insbesondere ungleichmäßige Belastungen der Lagerstellen bzw. der Wälzlager sowie eine nachteilige Geräuschentwicklung. Unter Achsversatz oder Versatz ist die Neigung der Rotationsachse zur Idealausrichtung und unter Radialschlag ist die Abweichung von der achsparallelen Ideallage von Rotationsachsen oder Symmetrieachsen miteinander kommunizierender Bauteile, wie von der Rotationsachse des Wandlerhalses zu der Symmetrieachse der Gehäusebohrung am Lagersitz, zu verstehen.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, dass ein beispielsweise fertigungsbedingter Achsversatz und Radialschlag an der Lagerstelle durch die an dem Abschnitt elastisch gegen die Rollen verspannten Teilbereiche der inneren Wälzlaufbahn elastisch aufgenommen und abgefedert werden. Wenn der Wandlerhals gegenüber dem Gehäuse rotiert, wälzen sich die Wälzkörper des Rollenlagers an den Wälzlaufbahnen ab und passieren dabei nacheinander die Engstellen bildenden, das Lagerspiel eliminierenden, elastischen ersten Abschnitte, die gegenüber den zweiten Abschnitten weiter in Richtung der äußeren Wälzkörperlaufbahn hervorstehen.
Vorzugsweise schließt das Rollenlager zumindest drei gleichmäßig umfangsverteilte erste, den radialen Abstand zwischen den Wälzkörperbahnen verengende Abschnitte der Hülse ein, die jeweils eine querballige Laufbahnwölbung mit einer definierten Rundheitsabweichung einschließen. Durch die Laufbahnwölbung der Abschnitte kann ein spielfreies oder ein zumindest weitestgehend spielfreies Rollenlager realisiert werden, wobei einzelne Abschnitte der Hülse bei radialer Belastung gewollt elastisch einfedern. Vorteilhaft kann durch die konstruktive Gestaltung bzw. die Formgebung der polygonartig ausgebildeten Abschnitte in Verbindung mit der Laufbahnwölbung die Elastizität, das Einfedern auf die sich einstellende Radialbelastung abgestimmt werden. Durch das erfindungsgemäße Rollenlager, bei dem die Elastizität der Hülse das Spiel vollständig bzw. nahezu eliminiert, kann vorteilhaft ein geräuschoptimiertes Rollenlager realisiert werden.
Rollenlager sind Wälzlager mit Rollen als Wälzkörper. Die Wälzlager weisen eine Innenlaufbahn und eine Außenlaufbahn auf, zwischen denen eine Reihe oder mehr axial benachbarte Reihen Wälzkörper in Umfangsrichtung um eine Rotationsachse aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die Laufbahnen sind wahlweise an der Oberfläche von Lagerringen, d. h. die Innenlaufbahnen sind innen an der Oberfläche von Außenringen und die Außenlaufbahnen sind außen an der Oberfläche von Innenringen oder direkt auf Abschnitten an der Oberfläche der zu lagernden Bauteile ausgebildet. Die Außenlaufbahn der Wälzkörper ist in diesem Fall entweder direkt auf dem Oberflächenabschnitt des Wandlerhalses oder an einem Innenring ausgebildet. Die Innenlaufbahn ist entweder in einem Gehäuse, beispielsweise in einem Gehäuse einer Primärpumpe oder in einem Außenring ausgebildet, der in dem Gehäuse sitzt.
Als Wälzkörper sind für das Rollenlager Rollen, wie Nadeln oder Zylinderrollen, einsetzbar. Rollen sind in ihrer Grundform außenzylindrisch ausgebildet und mit zwei Stirnseiten versehen. Wahlweise sind Rollen mit einer von der äußeren zylindrischen Form abweichenden, leicht balligen Mantelflächen einsetzbar. Die Stirnseiten sind bevorzugt eben bzw. flach oder konvex bzw. konkav gewölbt. Nadeln sind rollenartige Wälzkörper mit einem Verhältnis ihrer Länge zum Nenndurchmesser der Mantelfläche, das ≥ dem Zahlenwert 3 entspricht. Zylinderrollen weisen ein deutlich kleineres Verhältnis auf. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung schließt das Rollenlager einen Käfig ein, der in Umfangsrichtung und/oder axial zueinander benachbart die Rollen bzw. Wälzkörper führt und/oder fixiert, wobei zur formschlüssigen Aufnahme oder Fixierung der Käfig eine Rotation der Rollen nicht beeinflussende Halteelemente umfasst.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der elastische erste Abschnitt der inneren Wälzlaufbahn der Hülse des Rollenlagers eine konvex verlaufende, querballige Laufbahnwölbung aufweist. Vorteilhaft verbessert die in Richtung der Rotationsachse des Rollenlagers ausgerichtete Laufbahnwölbung die Elastizität des ersten Abschnitts der inneren Hülsen-Wälzlaufbahn. Zur Vergrößerung einer Kontaktfläche zwischen der Hülse und den Rollen bzw. den Wälzkörpern bildet eine mittige, abgeflachte Zone im Bereich eines Scheitel- bzw. Wendepunkts der Laufbahnwölbung eine vorteilhafte, mit den Rollen zusammenwirkende vergrößerte Kontaktzone. Als weitere Einflussnahme auf die Elastizität des Rollenlagers bietet es sich an, für die ersten eine Laufbahnwölbung einschließenden Abschnitte der inneren Wälzlaufbahn der Hülse unterschiedliche Wandstärken vorzusehen.
Erfindungsgemäß kann die Laufbahnwölbung außerdem konstruktiv so ausgeführt werden, dass sich im Einbauzustand des Rollenlagers in der Lagerstelle sowohl für eine Laufbahngeradheit als auch für eine Rundheitsabweichung definierte Maßbereiche einstellen. Für die Laufbahngeradheit ist ein Maß ≥ 0,01 mm im eingebauten, eingepressten Zustand vorgesehen. Im Bereich des größten Durchmessers, dem Berg, ist bevorzugt ein Maßbereich zwischen 0,01 bis 0,02 mm und für den kleinsten Durchmesserbereich, dem Tal, ein Maß ≥ 0,02 bis 0,05 mm vorgesehen. Zur Realisierung dieser Maßbereiche ist für die Fertigung der Hülse ein Toleranzbereich der Laufbahngeradheit von 0,015 bis 0,05 mm bestimmt. Als Rundheitsabweichung ist für die eingebaute bzw. eingepresste Hülse des Rollenlagers vorzugsweise ein Maß ≥ 0,02 mm vorgesehen. Eine Obergrenze für die Rundheitsabweichung beträgt 0,04 mm. Entsprechend ist ein Toleranzbereich von 0,2 bis 0,35 mm vorgesehen, der sich für die Rundheitsabweichung nach Fertigstellung der Hülse im nicht eingebauten, losen Zustand einstellt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die innere Wälzlaufbahn des Rollenlagers, in den Querschnitten quer zur Rotationsachse des Wandlerhalses betrachtet, mindestens zwei oder drei der ersten Bereiche aufweist. Das radiale Maß, um den der Abschnitt der inneren Wälzlaufbahn an dem elastischen Bereich radial in Richtung der Rotationsachse des Rollenlagers weiter hervorsteht als die übrigen Bereiche, entspricht mindestens dem größtmöglichen radialen Spiel, welches durch den vorgespannten ersten Abschnitt überbrückt wird oder annähernd so groß ist wie dieses Spiel. Die Maße, um die mindestens zwei, besser drei, der Abschnitte oder die ersten Bereiche jeweils weiter hervorstehen, entsprechen mindestens der Hälfte des radialen Spieles oder sind größer als dieses Spiel.
Üblicherweise rollen die Wälzkörper eines Rollenlagers in einem hohlzylindrischen Ringspalt zwischen den Wälzlaufbahnen an der inneren und äußeren Wälzlaufbahn ab. Der radiale Abstand zwischen der inneren und der äußeren Wälzlaufbahn entspricht radial dem Durchmesser der Rollen zuzüglich des radialen Spiels. Das Grundprinzip der Spielfreistellung der Lagerung des Wandlerhalses besteht darin, dass die üblicherweise durch einen Radius beschriebene innenzylindrische innere Wälzlaufbahn an den elastischen Abschnitten der Hülse radial in Richtung der außenzylindrischen Wälzlaufbahn in Richtung der Rotationsachse hervorsteht. An diesen Abschnitten weicht die Form der Wälzlaufbahn also von der Zylinderform ab, so dass an diesen Abschnitten in dem hohlzylindrischen Ringspalt Engstellen ausgebildet sind. Das Maß an den Engstellen entspricht dann höchstens dem kleinstmöglichen Durchmesser der Rollen oder ist noch kleiner. Dabei kann der jeweilige elastische Abschnitt in Richtung der Rotationsachse ausgewölbt oder tangential ausgerichtet abgeflacht sein. Alternativ weisen erste und zweite Bereiche von der kreiszylindrischen Form abweichende Geometrien auf, so dass die Hülse in Querschnitten betrachtet beispielsweise dreieckförmig oder polygonförmig gestaltet ist. Bei Rotation des Rollenlagers wälzen die Rollen an den Wälzlaufbahnen ab und passieren nacheinander den oder die Engstellen. Bei Stillstand verbleibt mindestens eine der Rollen zwischen den beiden Wälzlaufbahnen an der Engstelle eingespannt. So ist in jedem Betriebszustand der Lagerstelle zur Lagerung eines Pumpenrades in dem Rollenlager die Vorspannung sichergestellt und Klappergeräusche werden vermieden.
Als Werkstoff für die Hülse des Rollenlagers ist vorzugsweise Stahlblech vorgesehen. Die Hülse ist entweder zumindest abschnittsweise radial in der Bohrung des Gehäuses oder in einem Lageraußenring mit oder ohne radiale Vorspannung abgestützt. Der erste Abschnitt mit dem ersten Bereich der Wälzlaufbahn ist jedoch radial in Richtung des Gehäuses oder des Außenrings frei beabstandet. Der Abstand zwischen dem Außenring oder dem Gehäuse ist mindestens so groß, wie der elastische Bereich abweichend von der kreiszylindrischen Laubahnform radial in Richtung der Rotationsachse hervorsteht. Die elastischen Abschnitte können dadurch innerhalb der zulässigen Maßabweichungen an die von fertigungslosen abhängigen Änderungen der radialen Ist-Abmessungen angepasst ausweichen. Darüber hinaus weichen die Wälzlaufbahnen an den ersten Bereichen bei Radialschlag und auch bei Verkippung des rotierenden Wandlerhalses angepasst aus, ohne dass die Spielfreiheit verloren geht. Darüber hinaus werden in dem Lager Schwingungen gedämpft.
Ein gemäß der Erfindung gestaltetes Rollenlager ist bevorzugt für eine ein Rollenlager einschließende Lagerstelle bestimmt, über die ein Pumpenrad gelagert ist. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Konzept für ein Getriebe mit einem Drehmomentwandler einsetzbar, in dem ein mit einem Wandlerhals verbundenes Pumpenrad des Drehmomentwandlers über den Wandlerhals an einer Lagerstelle mit einem erfindungsgemäßen Rollenlager drehbar an oder in einem Gehäuse gelagert ist.
Gemäß Anspruch 10 ist zur Herstellung eines Rollenlagers für eine Lagerstelle ein folgende Schritte einschließendes Verfahren vorgesehen. Zunächst erfolgt die Herstellung einer Hülse mit einem Festbord durch Umformen eines Blechbandes mittels eines Ziehprozesses. Danach ist ein Bördeln der Hülse einschließlich einer Lochung des Bördelbordes vorgesehen. Die bevorzugt als Profilierung in einer Kronenform ausgeführte Lochung an der radial nach innen gerichteten Seite zumindest eines Bordes dient zur Kennzeichnung und damit als Schutz vor einer Fehlmontage. Außerdem kann die Lochung zur formschlüssigen Aufnahme bei einer automatisierten Montage genutzt werden. Als weiterer Schritt ist ein Einfügen der Hülse in eine Matrize zur Bildung einer Polygonform vorgesehen. Das Werkzeug, die Matrize ist so gestaltet, dass nach dem Umformprozess die Hülse sowohl eine definierte Rundheitsabweichung als auch eine Laufbahnwölbung in den polygonförmigen Abschnitten aufweist. Danach erfolgt eine die Verschleißfestigkeit verbessernde Wärmebehandlung der Hülse. Anschließend wird das Rollenlager komplettiert, indem Komponenten, wie ein Käfig und Rollen bzw. Wälzkörper, in die Hülse eingesetzt werden. Zur Bildung einer Lagerstelle wird das Rollenlager in eine Aufnahmebohrung eines Gehäuses eingepresst und positioniert. Abschließend erfolgt ein Einfügen und Fixieren des Wandlerhalses in die Lagerstelle.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, wobei sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Dabei zeigt:
1 schematisch ein Getriebe mit einer Lagerstelle, über die ein Pumpenrad drehbar an einem Gehäuse gelagert ist;
2 in einem Teilschnitt die Lagerstelle gemäß 1 mit einem Rollenlager zur Lagerung eines Wandlerhalses;
3 einen Querschnitt durch die Lagerstelle gemäß 1 quer zur Rotationsachse des Rollenlagers;
4 einen Messschrieb zur Rundheit einer Hülse des Rollenlagers;
5 einen Detailschnitt 5-5 des Rollenlagers gemäß 1;
6 einen Messschrieb zur Geradheitsmessung der Rollenlagerhülse;
7 einen Querschnitt durch das Rollenlager der Lagerstelle; und
8 eine Detailansicht des Rollenlagers gemäß 7.
Die 1 zeigt schematisch vereinfacht ein Getriebe 7 mit einer Lagerstelle 1 zur drehbaren Lagerung eines Pumpenrades 2 an einem Gehäuse 4. Das Pumpenrad 2 eines Drehmomentwandlers 5 ist mit einem Wandlerhals 3 verbunden. Der Wandlerhals 3 ist mittels wenigstens eines Rollenlagers 6 in dem Gehäuse 4 um die Rotationsachse 8 des Pumpenrades 2 drehbar gelagert. Das Gehäuse 4 ist beispielsweise ein Gehäuse 4 einer nicht weiter dargestellten Primärpumpe, über die der Drehmomentwandler 5 und das Getriebe 7 mit Druckmittel versorgt werden. Die Rotationsachse 8 des Pumpenrades 2 ist auch Rotationsachse 8 eines Turbinenrades 9, einer Getriebeeingangswelle 10 und eines Leitrades 11. Das Turbinenrad 9 des Drehmomentwandlers 5 ist mit der Getriebeeingangswelle 10 des sich an den Drehmomentwandler 5 anschließenden Getriebes 7 verbunden, welche auch konzentrisch zu der Rotationsachse 8 ausgerichtet ist. Das Getriebe 7 ist lediglich durch die Zahnräder 12 und 13 symbolisiert. Das Zur Rotationsachse 8 konzentrische Leitrad 11 des Drehmomentwandlers 5 ist über einen Freilauf 14 abgestützt.
In der 2 ist in einem Teilschnitt durch die Lagerstelle 1 eine Anordnung des Rollenlagers 6 zur Lagerung des Wandlerhalses 3 in einem Gehäuse im Detail gezeigt. Das Rollenlager 1 umfasst einen Außenring 15, ausgebildet als erfindungsgemäße, aus Blech geformte, zumindest in Teilbereichen elastisch nachgiebig ausgebildete Hülse 16 sowie Rollen 17 in Form von Nadeln, die an einer der Rotationsachse 8 zugewandten inneren Wälzlaufbahn 18 und an einer von der Rotationsachse 8 abgewandten äußeren Wälzlaufbahn 19 geführt sind. Die äußere Wälzlaufbahn 19 ist direkt auf einem Oberflächenabschnitt 20 des Wandlerhalses 3 ausgebildet und die innere Wälzlaufbahn 18 innen an der Hülse 16. In dem Ringspalt 21 zwischen den Wälzlaufbahnen 18 sind mehrere Rollen 17 angeordnet, die alle einen gleichen Nenndurchmesser aufweisen. Von den Rollen 17 ist allerdings in dem Teilschnitt nur eine Rolle 17 sichtbar. Den Aufbau eines derartigen Rollenlagers 6 verdeutlicht die Darstellung gemäß 3.
Die 3 zeigt einen beliebigen, quer zur Rotationsachse 8 gerichteten Querschnitt durch die Lagerstelle 1 mit dem Rollenlager 6. Wie aus dieser Darstellung hervorgeht, sind die Rollen 17 umfangsseitig benachbart in einem Ringspalt 22 radial zwischen der inneren Wälzlaufbahn 18 und der an dem Wandlerhals 3 ausgebildeten äußeren Wälzlaufbahn 19 angeordnet und in einem Käfig 24 umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet geführt. Die Lagerstelle 1 weist zwei radial elastisch ausgeführte Abschnitte 23 der mit der inneren Wälzlaufbahn 18 versehenen Hülse 16 des Rollenlagers 6 auf. Jeder elastische Abschnitt 23 ist mit einem ersten Bereich der inneren Wälzlaufbahn 18 elastisch radial gegen zwei sich an der äußeren Wälzlaufbahn 19 abstützende Rollen 17 vorgespannt. Die innere Wälzlaufbahn 18 des Rollenlagers 6 steht in dem Querschnitt quer zur Rotationsachse 8 des Wandlerhalses 3 betrachtet an mindestens einem ersten Bereich 25 des elastisch ausgebildeten Abschnitts 23 weiter in Richtung der Rotationsachse 8 hervor als an den drei übrigen, zu dem jeweiligen ersten Bereich 25 in Umfangsrichtung benachbarten zweiten Bereichen 26 der Wälzlaufbahn 18. Die äußere Wälzlaufbahn 19 des Rollenlagers 6 ist außenzylindrisch. Die innere Wälzlaufbahn 18 ist in zwei elastische Abschnitte 23 und zwei zu den elastischen Bereichen benachbarte und jeweils in Richtung Gehäuse 4 abgestützte Bereiche 27 eingeteilt. Wie schon erwähnt, ist der jeweilige erste Abschnitt 23 mit dem ersten Bereich 25 radial elastisch gegen zwei Rollen 17 vorgespannt und über die zweiten Abschnitte 27 radial entgegengesetzt am Gehäuse 4 abgestützt. Die Länge des jeweiligen zweiten Bereiches 26 oder 26 der inneren Wälzlaufbahn 18 entspricht in beliebigen Querschnitten dem Bogenmaß eines Kreisbogens, welcher jeweils durch den Winkel α₁ oder α₂ beschrieben ist. Die zweiten Bereiche 26 und 26' sind durch einen gemeinsamen von der Rotationsachse 8 ausgehenden Radius beschrieben und innen an den zweiten Abschnitten 27 der Hülse 16 ausgebildet. Die zweiten Abschnitte 27 schmiegen sich mit der von der inneren Wälzlaufbahn 18 abgewandten Seite in die innenzylindrische Bohrung 28 des Gehäuses 4 und sind somit dort abgestützt. Die ersten Bereiche 25 sind zwar von der Rotationsachse 8 aus gesehen auch konvex gewölbt, weisen einen gegenüber den ersten Bereichen 25 abgeflachten oder einen ovalen Kurvenverlauf auf. An dem elastischen Abschnitt 23 bildet sich rückseitig und somit an der vom ersten Bereich 25 abgewandten Seite ein Spalt 29 gegenüber der Innenwand der Bohrung 28, wodurch die Roller 17 elastisch vorgespannt und über die zweiten Abschnitte 27 in der Bohrung 28 abgestützt sind. Zwischen der inneren Wälzlaufbahn 18 und den Rollen 17 sind entsprechend der Anzahl der nicht elastisch vorgespannten Roller 17 radiale Spiele S1, S2, S3, S4 bis hin zu S_max ausgebildet, wobei S_max das größtmögliche radiale Spiel S in der Lagerstelle 1 ist. Der Spalt 29 weist an der breitesten Stelle mindestens ein Spaltmaß auf, welches dem größtmöglichen Spiel S_max entspricht.
In der 4 ist ein sogenannter Rundheits-Messschrieb 30 gezeigt, mit dem das Ergebnis der Messung der Rundheit einer Hülse 16 eines Rollenlagers beschrieben ist. Bei einer derartigen Messung wird die an ihrer Rotationsachse 8 zentrierte Hülse 16 entweder am Innendurchmesser oder am Außendurchmesser auf einer Umfangslinie mit einem Messtaster abgefahren. Dabei werden die Abweichungen von der idealen Kreislinie aufgezeichnet. Mit der äußeren umfangsgerichteten Skala 32 ist der Vollwinkel 360° eines Kreises in 36 × 10° Messbereiche am Umfang unterteilt, so dass das Bogenmaß, welches sich über die drei ersten Bereiche 25 und die drei zweiten Bereiche 26 erstreckt, ermittelt werden kann. Die Bereiche 25 und 26 sind jeweils durch die Linie 33 dargestellt, welche die Abweichungen dieser von einer die Rundheit vorgebenden Ideallinie 34 oder 35 beschreibt. Die maximale Abweichung von der Rundheit an dem jeweiligen ersten Bereich 25 entspricht dem radialen Abstand zwischen den Linien 34 und 35 und liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 40 bis 60 μm.
Die 5 zeigt einen Detailschnitt 5-5 des Rollenlagers 6 gemäß 1 in einer radial vorgespannten Einbaulage, in der eine Radialkraft über eine Außenkontur auf die Hülse 16 einwirkt und von dort über eine Laufbahnwölbung 36 auf die Rolle 17 übertragen wird. Die ergänzend in der polygonartig gestalteten Kontur der Hülse 16 eingebrachte, von seitlichen Borden 37, 38 ausgehende, in Richtung der Rollen 17 verlaufende Laufbahnwölbung 36 bewirkt eine verbesserte Elastizität des Rollenlagers 6. Weiterhin kann mittels einer Variation bzw. unterschiedlicher Wandstärken S der Hülse 16 im Bereich der Laufbahnwölbung 36 die Elastizität beeinflusst werden. Als Maßnahme, um die Flächenpressung zwischen den Rollen 17 und der Hülse 16 zu verringern, schließt die Laufbahnwölbung 36 mittig einen abgeflachten, eine Kontaktzone 36 vergrößernden Bereich ein.
Gemäß dem Messschrieb in 6 zur Geradheitsmessung zeigt die Laufbahnwölbung 36 der Hülse 16 von den seitlichen Borden 37, 38 ausgehend einen kontinuierlichen Anstieg. Eine maximale Wölbung Y stellt sich im Bereich einer abgeflachten, die Kontaktzone 36 bildenden Zone der Laufbahnwölbung 36 ein.
In der 7 ist ein Querschnitt durch das Rollenlager 6 gezeigt, bestehend aus der Hülse 16, die den Käfig 24 und die darin eingesetzten Rollen 17 umschließt. Zur axialen Führung des Käfigs 24 umfasst die Hülse 16 seitlich zwei gegenüberliegende, radial nach innen zeigende Borde 36, 37.
Die 8 zeigt eine Detailansicht des Rollenlagers 6 gemäß Pfeilrichtung der 7 und verdeutlicht eine endseitige Profilierung 39 von dem Bord 38 der Hülse 16. Die auch als Kronenform zu bezeichnende Profilierung 39 umfasst vorzugsweise über den gesamten Innenumfang des Bordes 38 im Winkel α beabstandete runde Ausnehmungen. Die Profilierung vereinfacht beispielsweise eine formschlüssige Aufnahme des Rollenlagers 6 bei einer automatisierten Montage des Rollenlagers 6. Weiterhin kann zur Vermeidung einer Fehlmontage mittels der Profilierung 39 eine individuelle Kennzeichnung des Rollenlagers 6 erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Lagerstelle
2: Pumpenrad
3: Wandlerhals
4: Gehäuse
5: Drehmomentwandler
6: Rollenlager
7: Getriebe
8: Rotationsachse
9: Turbinenrad
10: Getriebeeingangswelle
11: Leitrad
12: Zahnrad
13: Zahnrad
14: Freilauf
15: Außenring
16: Hülse
17: Rolle
18: Wälzlaufbahn innen
19: Wälzlaufbahn außen
20: Oberflächenabschnitt
21: Ringspalt
22: Ringspalt
23: Abschnitt, erster elastischer der Hülse
24: Käfig
25: Bereich, erster der inneren Wälzlaufbahn
26: Bereich, zweiter der inneren Wälzlaufbahn
27: Abschnitt, zweiter abgestützter der Hülse
28: Bohrung, innenzylindrische des Gehäuses
29: Spalt
30: Messschrieb
31: Laufbahnwölbung
32: Skala
33: Linie
34: Ideallinie
35: Ideallinie
36: Kontaktzone
37: Bord
38: Bord
39: Profilierung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4134369 A1 [0002]
FR 2789458 A1 [0003]

Claims

Lagerstelle (1) zur drehbaren Lagerung eines Pumpenrades (2) eines Drehmomentwandlers (5) in einem Gehäuse (4), wobei das Pumpenrad (2) mit einem Wandlerhals (3) verbunden ist, über welchen das Pumpenrad (2) an der Lagerstelle (1) mittels wenigstens eines Rollenlagers (6) in dem Gehäuse (4) drehbar gelagert ist, wobei das Rollenlager (6) eine dem Wandlerhals (3) zugeordnete, radial nach außen gewandte äußere Wälzlaufbahn (19) und eine dem Gehäuse (4) zugeordnete, radial nach innen gewandte innere Wälzlaufbahn (18) und radial zwischen den Wälzlaufbahnen angeordnete Rollen (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle (1) wenigstens einen radial elastisch ausgeführten Abschnitt (23) einer mit der inneren Wälzlaufbahn (18) versehenen Hülse (16) des Rollenlagers (6) aufweist, wobei der eine elastische Laufbahnwölbung (31) einschließende Abschnitt (23) radial nachgiebig gegen sich an der äußeren Wälzlaufbahn (19) abstützende wenigstens erste Rolle (17) der Rollen (17) vorgespannt und dabei entgegengesetzt radial am Gehäuse (4) abgestützt ist, wobei der Wandlerhals (3) über die erste Rolle (17) und den an der ersten Rolle (17) anlegenden elastischen Abschnitt (23) von radialen Spielen frei elastisch an dem Gehäuse (4) radial abgestützt ist.
Lagerstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe querballige Laufbahnwölbung (31) des elastischen Abschnitts (23) der Hülse (16) in Richtung der Rotationsachse (8) ausgerichtet ist.
Lagerstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahnwölbung (31) des Abschnitts (23) der Hülse (16) unterschiedliche Wandstärken (S) sowie eine mit den Rollen (17) zusammenwirkende, abgeflachte Kontaktzone (36) aufweist.
Lagerstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Einbauzustand des Rollenlagers (6) für die Laufbahnwölbung (31) der polygonartig ausgeführten Hülse (16) eine Laufbahngeradheit ≥ 0,01 mm sowie eine Rundheitsabweichung ≥ 0,02 mm einstellt.
Lagerstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wälzlaufbahn (18) des Rollenlagers (6), in den Querschnitten quer zur Rotationsachse (8) des Wandlerhalses (3) betrachtet, mindestens drei der ersten Bereiche (25) aufweist.
Lagerstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der zweiten Bereiche (26) direkt radial an dem Gehäuse (4) innen anliegen, dass die Hülse (16) rückseitig des ersten Bereichs (25) und das Gehäuse (4) radial zueinander beabstandet sind, wobei der erste Bereich (25) zumindest über unmittelbar zu dem ersten Bereich (25) benachbarte der übrigen Bereiche (26) an dem Gehäuse (4) abgestützt ist.
Lagerstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der zweiten Bereiche (26) direkt radial an dem Gehäuse (4) innen anliegen, dass rückseitig des ersten Bereichs (25) die Hülse (16) und das Gehäuse (4) radial zueinander beabstandet sind, wobei der erste Bereich (25) zumindest über unmittelbar zu dem ersten Bereich (25) benachbarte der übrigen Bereiche (26) an dem Gehäuse (4) abgestützt ist und dass die Hülse (16) und das Gehäuse (4) um zumindest ein erstes Maß zueinander beabstandet sind, welches gleich oder größer einem zweiten Maß ist, um welches die innere Wälzlaufbahn (18) an dem ersten Bereich (25) radial weiter hervorsteht als die innere Wälzlaufbahn (18) an den zweiten Bereichen (26),
Lagerstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wälzlaufbahn (18) des Rollenlagers (6), in Querschnitten quer zur Rotationsachse (8) des Wandlerhalses (3) betrachtet, an mindestens einem ersten Bereich (25) des elastischen Abschnitts (23) weiter in Richtung der Rotationsachse (8) hervorsteht als in übrigen zu dem ersten Bereich (25) in Umfangsrichtung benachbarten zweiten Bereichen (26), wobei zumindest ein Teil der inneren Wälzlaufbahn (18) allen zweiten Bereichen (26) durch einen gemeinsamen, von der Rotationsachse (8) ausgehenden Radius beschrieben ist.
Lagerstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (16) aus Blech ist und in den Querschnitten betrachtet eine Kontur aufweist, die innen von der Form eines Kreiszylinders umrissen ist und die zumindest an dem ersten Bereich (25) innen von der Form des Kreiszylinders abweicht.
Verfahren zur Herstellung eines Rollenlagers (6) für eine Lagerstelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit folgenden Schritten: – Herstellen einer Hülse (16) mit einem Festbord durch Umformen eines Blechbandes mittels eines Ziehprozesses; – Bördeln der Hülse (16) und anschließender Profilierung oder Lochung zumindest eines Bordes (38); – Einfügen der Hülse (16) in eine Matrize zur Bildung einer Polygonform mit einer Rundheitsabweichung und Laufbahnwölbung (31); – Wärmebehandlung der Hülse (16); – Montage von Komponenten, wie einen Käfig (24) und Rollen (17) bzw. Wälzkörper in die Hülse (16) zur Fertigstellung des Rollenlagers (6); – Einpressen und Fixieren des Rollenlagers (6) in eine Aufnahmebohrung (28) eines Gehäuses (4) zur Bildung einer Lagerstelle (1); – Einfügen und Fixieren eines Wandlerhalses (3) in die Lagerstelle (1).