DE102013216669A1

DE102013216669A1 - shaft assembly

Info

Publication number: DE102013216669A1
Application number: DE102013216669.9A
Authority: DE
Inventors: Dirk Zeise
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2015-02-26

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenanordnung (10) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Triebwelle (12), ein Gehäuse (14) und eine zwei separate Einzellager (26, 28) aufweisende Lageranordnung, mit der die Triebwelle (12) rotierbar und sowohl radial als auch axial fest in dem Gehäuse (14) gelagert ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die hohl ausgebildete Triebwelle (12) von einer Lagerachse (24), die zwischen zwei einander gegenüberliegenden Wänden des Gehäuses (14) verspannt ist, koaxial durchsetzt und mit wenigstens einem ersten Einzellager (26) der zwei separaten Einzellager (26, 28) innen gegen die Lagerachse (24) gelagert ist.The invention relates to a shaft arrangement (10) for a drive train of a motor vehicle, comprising a drive shaft (12), a housing (14) and a bearing arrangement comprising two separate individual bearings (26, 28) with which the drive shaft (12) is rotatable and both radially and axially fixed in the housing (14) is mounted. The invention is characterized in that the hollow drive shaft (12) of a bearing axis (24) which is clamped between two opposite walls of the housing (14) coaxially interspersed with at least a first single bearing (26) of the two separate Single bearing (26, 28) is mounted inside against the bearing axis (24).

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellenanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Triebwelle, ein Gehäuse und eine zwei separate Einzellager aufweisende Lageranordnung, mit der die Triebwelle rotierbar und sowohl radial als auch axial fest in dem Gehäuse gelagert ist.The invention relates to a shaft assembly for a drive train of a motor vehicle, comprising a drive shaft, a housing and a two separate individual bearing having bearing assembly with which the drive shaft is rotatable and mounted both radially and axially fixed in the housing.

Eine derartige Wellenanordnung ist bekannt aus der DE 103 55 340 B4 .Such a shaft arrangement is known from the DE 103 55 340 B4 ,

Triebwellen in Kraftfahrzeugen werden typischerweise mittels eines vorgespannten Lagerpaares, z.B. zweier Kegelrollenlager oder Schrägkugellager, die am Außenumfang der zu lagernden Welle ansetzen, gelagert. Alternativ hierzu ist es bekannt, Triebwellen mittels einer Fest-/Loslagerung zu lagern. Auch hier setzen beide Lager am Außenumfang der gelagerten Welle an, wobei das Festlager sowohl Radial- als auch Axialkräfte aufnimmt, während das Loslager lediglich Radialkräfte aufnimmt und eine geringfügige Bewegung der Triebwelle in axialer Richtung zulässt. Aus der oben genannten gattungsbildenden Druckschrift ist eine derartige Fest-/Loslagerung bekannt, wobei das Festlager als doppelreihiges Schrägwälzlager und das Loslager als herkömmliches Rillenkugellager oder als Zylinderrollenlager, beispielsweise als Nadellager ausgebildet ist. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass die Lagerstellen in den Gehäuseteilen, gegen die die Triebwelle gelagert ist, eine erhebliche Steifigkeit aufzubringen haben, die insbesondere durch ihre geometrische Gestaltung gewährleistet wird. Insbesondere die Aufnahme der Axialkräfte bereitet oft Schwierigkeiten. Es sind daher Gehäusewandungen von erheblicher Stärke oder aufwendige Verrippungen erforderlich. Dies ist konstruktiv aufwendig und im Hinblick auf den erforderlichen Bauraum sowie das Gewicht der Anordnung nachteilig.Power shafts in motor vehicles are typically driven by means of a preloaded bearing pair, e.g. two tapered roller bearings or angular contact ball bearings, which attach to the outer circumference of the shaft to be stored stored. Alternatively, it is known to store drive shafts by means of a fixed / movable storage. Again, both bearings set on the outer circumference of the mounted shaft, the bearing receives both radial and axial forces, while the floating bearing receives only radial forces and allows a slight movement of the drive shaft in the axial direction. From the above-mentioned generic document such a fixed / floating bearing is known, wherein the fixed bearing is designed as a double-row angular contact bearings and the floating bearing as a conventional deep groove ball bearing or cylindrical roller bearings, for example as a needle bearing. A disadvantage of this arrangement is that the bearings in the housing parts against which the drive shaft is mounted, have to apply a considerable rigidity, which is ensured in particular by their geometric design. In particular, the absorption of the axial forces often causes difficulties. There are therefore housing walls of considerable strength or elaborate ribbing required. This is structurally complex and disadvantageous in view of the required installation space and the weight of the arrangement.

Aus der DE 10 2010 034 130 A1 ist eine Anordnung zweier bereichsweise koaxialer Wellen bekannt, wobei die radial äußere Welle mittels eines Loslagers an ihrem Außenumfang gegen ein Gehäuse und mittels eines Festlagers an ihrem Innenumfang gegen den Außenumfang der radial inneren Welle gelagert ist, wohingegen die radial innere Welle außerhalb des Überlappungsbereichs mit ihrem Außenumfang über ein Festlager gegen das Gehäuse und innerhalb des Überlappungsbereich mittels eines Loslagers an ihrem Außenumfang gegen den Innenumfang der radial äußeren Welle gelagert ist.From the DE 10 2010 034 130 A1 an arrangement of two partially coaxial waves is known, wherein the radially outer shaft is supported by a movable bearing on its outer periphery against a housing and by means of a fixed bearing on its inner circumference against the outer circumference of the radially inner shaft, whereas the radially inner shaft outside of the overlap region with their Outer circumference is mounted via a fixed bearing against the housing and within the overlapping region by means of a movable bearing on its outer circumference against the inner circumference of the radially outer shaft.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine gattungsgemäße Wellenanordnung derart weiterzubilden, dass die für die Lagerung erforderliche Steifigkeit des Gehäuses konstruktiv vereinfacht wird.It is the object of the present invention to develop a generic shaft arrangement in such a way that the rigidity required for the bearing of the housing is structurally simplified.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die hohl ausgebildete Triebwelle von einer Lagerachse, die zwischen zwei einander gegenüberliegenden Wänden des Gehäuses verspannt ist, koaxial durchsetzt und mit wenigstens einem ersten Einzellager der zwei separaten Einzellager innen gegen die Lagerachse gelagert ist.This object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that the hollow drive shaft formed by a bearing axis which is braced between two opposite walls of the housing coaxially interspersed and with at least a first single bearing of the two separate individual bearings inside against the bearing axle is mounted.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Obgleich die Erfindung Wellenanordnungen mit nur einer rotierenden Welle betrifft, greift sie zur Vereinfachung der Konstruktion auf Aspekte der eigentlich deutlich komplexeren Anordnung zweier koaxialer, rotierbarer Wellen zurück, indem wenigstens eines der Einzellager als Innenlager ausgebildet ist, wobei eigens eine die Triebwelle koaxial durchsetzende Lagerachse vorgesehen werden muss. Diese Lagerachse hat zum einen die Funktion eines Trägers die innere der Lagerschale des ersten Einzellagers. Eine weitere Funktion kommt ihr jedoch hinsichtlich der Versteifung des Gehäuses zu. Dadurch nämlich, dass die Lagerachse zwischen zwei einander gegenüberliegenden Gehäusewänden verspannt ist, trägt sie zu deren Versteifung und insbesondere zur Aufnahme der mechanisch schwer handhabbaren Axialkräfte bei. Dies ist zudem ohne zusätzlichen Bauraumaufwand möglich, da die Lagerachse durch ihre koaxiale Anordnung im Inneren der Triebwelle verschwindet.Although the invention relates to shaft assemblies with only one rotating shaft, it resorts to simplifying the construction on aspects of actually much more complex arrangement of two coaxial rotatable waves back by at least one of the individual bearings is designed as an inner bearing, specifically provided a drive shaft coaxial passing through the bearing axis must become. This bearing axis has on the one hand the function of a carrier, the inner of the bearing shell of the first single bearing. Another function, however, comes with respect to the stiffening of the housing. As a result, namely that the bearing axis is clamped between two opposite housing walls, it contributes to the stiffening and in particular for receiving the mechanically difficult to handle axial forces. This is also possible without additional space expenditure, since the bearing axis disappears by their coaxial arrangement in the interior of the drive shaft.

Günstigerweise ist die Lagerachse wenigstens abschnittsweise hohl ausgebildet. Dies trägt sowohl zur Gewichteinsparung als auch zur weiteren strukturellen Versteifung der Anordnung bei.Conveniently, the bearing axis is at least partially hollow. This contributes to both weight savings and further structural stiffening of the assembly.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lagerachse an ihrem axialen Enden mit den Wänden des Gehäuses verschraubt. Insbesondere bei der erwähnten, abschnittsweise hohlen Ausgestaltung der Lagerachse kann deren Innenwandung ein Innengewinde tragen, in welches eine von außen die Gehäusewand durchragende Spannschraube geschraubt und die Lagerachse so mit einem Anschlag gegen die Gehäusewand gezogen werden kann. Die hohle Ausbildung ermöglicht auch die Einleitung von Kühlmittel zur Innenkühlung der gesamten Anordnung.In a preferred embodiment of the invention, the bearing axis is screwed at its axial ends to the walls of the housing. In particular, in the above-mentioned, partially hollow design of the bearing axis whose inner wall can carry an internal thread into which a screwed through from outside the housing wall clamping screw and the bearing axis can be pulled with a stop against the housing wall. The hollow design also allows the introduction of coolant for internal cooling of the entire assembly.

Bei einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lageranordnung als Fest-/Loslageranordnung und das erste Einzellager als deren Loslager ausgebildet ist. Bei dem Loslager kann es sich beispielsweise um ein Nadellager handeln, welches wegen seiner geringen radialen Bauhöhe für die erfindungsgemäße Innenlagerung der Triebwelle gegen die Lagerachse besonders geeignet ist.In a favorable embodiment of the invention it is provided that the bearing assembly is designed as a fixed / floating bearing assembly and the first single bearing as the floating bearing. The non-locating bearing can be, for example, a needle bearing which, because of its low radial height, is suitable for the inner bearing according to the invention Drive shaft against the bearing axis is particularly suitable.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Triebwelle mit dem als Festlager der Fest-/Loslageranordnung ausgebildeten zweiten Einzellager der zwei separaten Einzellager außen gegen einen Kragen der Gehäusewandung gelagert ist. Zusammen mit der angrenzenden Gehäusewand und der Triebwellenoberfläche bildet der Kragen eine Ringnut um die Lagerachse und die Triebwelle, in der ein herkömmliches Radial- und Axiallager zur Aufnahme von Radial- und Axialkräften angeordnet werden kann.In a further development of this embodiment, it is provided that the drive shaft is mounted with the designed as a fixed bearing of the fixed / floating bearing second single bearing of the two separate individual bearings outside against a collar of the housing. Together with the adjacent housing wall and the drive shaft surface, the collar forms an annular groove about the bearing axis and the drive shaft, in which a conventional radial and thrust bearing for receiving radial and axial forces can be arranged.

Alternativ zu der Ausgestaltung mit Fest-/Loslageranordnung kann bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die separaten Einzellager als Kegelrollen- und/oder Schrägkugellager ausgebildet sind und die Triebwelle mit beiden Einzellagern innen gegen die Lagerachse gelagert ist. Diese Bauform ist im Hinblick auf den radialen Bauraumbedarf besonders günstig.As an alternative to the design with fixed / floating bearing arrangement can be provided in a further embodiment of the invention that the separate individual bearings are designed as tapered and / or angular contact ball bearings and the drive shaft is mounted with two individual bearings inside against the bearing axis. This design is particularly favorable in terms of the radial space requirement.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following specific description and the drawings.

Es zeigt:It shows:

1 eine Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wellenanordnung. 1 a sectional view of an embodiment of a shaft assembly according to the invention.

1 zeigt eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wellenanordnung 10. Insbesondere handelt es sich um die Anordnung einer Triebwelle 12 eines Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs. Die Triebwelle 12 ist innerhalb eines mehrteilig ausgebildeten Getriebegehäuses 14 gelagert. Sie umfasst einen Eingangsverzahnungsbereich 16, der im Montageendzustand mit einer korrespondierenden Verzahnung einer nicht dargestellten Eingangswelle kämmt. Die Triebwelle 12 trägt zwei Losräder 18, 20, die mittels eines Gangstellers 22 temporär drehfest mit der Triebwelle 12 koppelbar sind. Die Losräder 18, 20 kämmen ihrerseits mit nicht dargestellten, korrespondierenden Rädern einer ebenfalls nicht dargestellten Ausgangswelle. 1 shows a sectional view of a preferred embodiment of a shaft assembly according to the invention 10 , In particular, it is the arrangement of a drive shaft 12 a gearbox of a motor vehicle. The shoot shaft 12 is within a multi-part gear housing 14 stored. It comprises an input toothed area 16 , which meshes in the final assembled state with a corresponding toothing of an input shaft, not shown. The shoot shaft 12 carries two loose wheels 18 . 20 by means of a gear actuator 22 temporarily rotationally fixed with the drive shaft 12 can be coupled. The loose wheels 18 . 20 in turn mesh with not shown, corresponding wheels of an output shaft, also not shown.

Die Triebwelle 12 ist als Hohlwelle ausgebildet und wird von einer Lagerachse 24 koaxial durchsetzt. Die Lagerachse 24 ist an ihren beiden Enden jeweils mit der Wandung des Getriebegehäuses 14 verschraubt, sodass diese Wandungen mittels der Lagerachse 24 miteinander verspannt und so stabilisiert sind.The shoot shaft 12 is designed as a hollow shaft and is supported by a bearing axis 24 coaxially interspersed. The bearing axis 24 is at its two ends in each case with the wall of the transmission housing 14 screwed so that these walls by means of the bearing axis 24 clamped together and are so stabilized.

Im Bereich der Eingangsverzahnung 16, d.h. rechts in 1, ist die Triebwelle 12 mittels eines als Nadellager ausgebildeten Loslagers 26 an ihrem Innenumfang gegen den Außenumfang der Lagerachse 24 gelagert. Das Nadellager 26 dient als reines Radiallager, dessen innere Lagerschale mit der Lagerachse 24 und dessen äußere Lagerschale mit der Triebwelle 12 verbunden ist. An ihrem in 1 linken Ende ist die Triebwelle 12 außen gelagert. Hierzu ist ein als Rillenkugellager ausgebildetes Festlager 28 vorgesehen, über welches sich die Triebwelle 12 mit ihrem Außenumfang gegen einen Kragen 30 der Wandung des Getriebegehäuses 14 abstützt. Das Festlager 28 nimmt sowohl axiale als auch radiale Kräfte auf.In the area of the input teeth 16 ie right in 1 , is the shoot shaft 12 by means of a movable bearing designed as a needle bearing 26 on its inner circumference against the outer circumference of the bearing axis 24 stored. The needle bearing 26 serves as a pure radial bearing, the inner bearing shell with the bearing axis 24 and its outer bearing shell with the drive shaft 12 connected is. At her in 1 left end is the shoot shaft 12 stored outside. For this purpose, designed as a deep groove ball bearing 28 provided, over which the drive shaft 12 with its outer circumference against a collar 30 the wall of the transmission housing 14 supported. The camp 28 absorbs both axial and radial forces.

Man erkennt, dass die Lagerachse 24 in der dargestellten Ausführungsform größtenteils hohl ausgebildet ist, was ihrer strukturellen Versteifung sowie der Material- und Gewichtseinsparung dient. An ihrem in 1 linken Ende liegt sie formschlüssig an einer Abstützungsstruktur 32 der Wandung des Getriebegehäuses 14 an und weist eine Gewindesackbohrung 34 auf, in die eine die Gehäusewandung durchsetzende Schraube 36 eingeschraubt ist und die Stirnseite der Lagerachse 24 gegen die Abstützungsstruktur 32 festzieht. An ihrem in 1 rechten Ende weist die hier hohl ausgebildete Lagerachse 24 ein Innengewinde auf, in welches eine Hohlschraube 38 eingeschraubt ist, die einen äußeren Flansch 40 aufweist. Mittels dieser Hohlschraube (38) wird eine Abstützungsstruktur 42 der Wandung des Gehäuses 14 zwischen dem Flansch 40 und einem korrespondierenden Anschlagkragen 44 der Lagerachse 24 geklemmt wird.It can be seen that the bearing axis 24 In the illustrated embodiment, for the most part, it is hollow, which serves to stiffen it as well as to save material and weight. At her in 1 left end is it form-fitting to a support structure 32 the wall of the transmission housing 14 and has a threaded blind bore 34 on, in the a housing wall passing through screw 36 is screwed in and the front side of the bearing axis 24 against the support structure 32 tightens. At her in 1 right end has the hollow here formed bearing axis 24 an internal thread into which a hollow screw 38 is screwed in, which has an outer flange 40 having. By means of this hollow screw ( 38 ) becomes a support structure 42 the wall of the housing 14 between the flange 40 and a corresponding stop collar 44 the bearing axis 24 is clamped.

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Lagerung von Triebwellen von Kfz-Getrieben beschränkt. Auch liegt keine Beschränkung auf die spezielle Ausgestaltung der Lager als Nadellager oder Kugelrillenlager vor; die Erfindung ist sogar nicht auf die Verwendung eines Fest-/Loslagerpaares und/oder die Paarung einer Innen- und einer Außerlagerung beschränkt. Vielmehr könnten auch gegeneinander verspannte Lagerpaare und/oder Lagerpaarungen verwendet werden, mit denen die gelagerte Welle lediglich innen gegen die Lagerachse gelagert ist.Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures represent only illustrative embodiments of the present invention. In the light of the disclosure herein, those skilled in the art will be offered a wide range of possible variations. In particular, the present invention is not limited to the storage of drive shafts of automotive transmissions. There is also no restriction on the special design of the bearings as a needle bearing or Kugelrillenlager before; the invention is even not limited to the use of a fixed / floating bearing pair and / or the pairing of indoor and outdoor storage. Rather, it could also be used against each other strained bearing pairs and / or bearing pairings, with which the mounted shaft is mounted only inside against the bearing axis.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Wellenanordnung shaft assembly
1212: Treibwelle drive shaft
1414: Getriebegehäuse gearbox
1616: Verzahnungsbereich von 12 Gear area of 12
1818: Losrad Losrad
2020: Losrad Losrad
2222: Gangsteller gear actuator
2424: Lagerachse bearing axle
2626: Loslager movable bearing
2828: Festlager fixed bearing
3030: Kragen collar
3232: Abstützungsstruktur support structure
3434: Gewindesackbohrung Threaded blind bore
3636: Schraube screw
3838: Hohlschraube Hohlschraube
4040: Außenflansch von 38 Outer flange of 38
4242: Abstützungsstruktur support structure
4444: Anschlagkragen von 12 Stop collar of 12

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10355340 B4 [0002]
DE 102010034130 A1 [0004]

Claims

Shaft arrangement ( 10 ) for a drive train of a motor vehicle, comprising a drive shaft ( 12 ), a housing ( 14 ) and a two separate individual bearings ( 26 . 28 ) having bearing arrangement, with which the drive shaft ( 12 ) rotatable and both radially and axially fixed in the housing ( 14 ), characterized in that the hollow drive shaft ( 12 ) from a bearing axis ( 24 ) between two opposite walls of the housing ( 14 ) is coaxially interspersed and with at least a first single bearing ( 26 ) of the two separate individual bearings ( 26 . 28 ) inside against the bearing axis ( 24 ) is stored.

Shaft arrangement ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the bearing axis ( 24 ) is at least partially hollow.

Shaft arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing axis ( 24 ) at its axial ends with the walls of the housing ( 14 ) is screwed.

Shaft arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing arrangement as a fixed-lot bearing assembly and the first single bearing as its movable bearing ( 26 ) is trained.

Shaft arrangement ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the first single bearing ( 26 ) is designed as a needle bearing.

Shaft arrangement ( 10 ) according to one of claims 4 to 5, characterized in that the drive shaft with the as a fixed bearing ( 28 ) of the fixed-lot bearing assembly formed second single bearing of the two separate individual bearings ( 26 . 28 ) outside against a collar ( 30 ) of the housing wall is mounted.

Shaft arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the separate individual bearings are designed as tapered roller and / or angular contact ball bearings and the drive shaft ( 12 ) with two individual bearings inside against the bearing axis ( 24 ) is stored.