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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlwellenabschlussschraube, umfassend
- – einen einerseits endständigen, hohlzylindrischen Gewindeabschnitt, der ein Gewinde zur verschraubungstechnischen Verbindung mit einer Hohlwelle trägt,
- – einen andererseits endständigen Ringkragen mit einer Radialnut in seiner dem Gewindeabschnitt zugewandten Kragenfläche und
- – einen zwischen dem Gewindeabschnitt und dem Ringkragen angeordneten Zwischenabschnitt,
wobei die hohlen Innenräume der drei vorgenannten Abschnitte eine axiale Durchgangsöffnung bilden.
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Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Wellenanordnung, umfassend
- – eine Hohlwelle mit einem koaxialen Schmiermittelkanal,
- – ein endständig, außen auf der Hohlwelle angeordnetes Wellenlager mit einer inneren Lagerschale, die drehfest auf der Hohlwelle angeordnet ist und einerseits an einem axial auf der Hohlwelle fixierten Anschlag anliegt und andererseits das Hohlwellenende axial überragt.
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Die Erfindung bezieht sich schließlich auf ein Kraftfahrzeuggetriebe, umfassend wenigstens eine derartige Wellenanordnung.
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Stand der Technik
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Gattungsgemäße Hohlwellenabschlussschrauben sind bekannt aus der
DE 10 2010 036 252 A1 . Diese Druckschrift offenbart ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Wellenanordnung, die eine Hohlwelle umfasst. Der Hohlwelle axial durchsetzende Hohlraum dient als Schmiermittelkanal zur Leitung flüssigen Schmiermittels, insbesondere Öls, an Getriebekomponenten außerhalb der Hohlwelle. Hierzu sind ein Einlass und Auslass erforderlich, die den Schmiermittelkanal, d.h. das Innere der Hohlwelle, strömungstechnisch mit dem Hohlwellenaußenraum verbinden. Die axialen Enden des Strömungskanals sind durch Hohlwellenabschlussschrauben verschlossen. Der Schmiermittelkanal wird koaxial von einem beiderends mit Außengewinden versehenen Rundstab durchsetzt, auf dessen endständige Außengewindeabschnitte jeweils eine der Hohlwellenabschlussschrauben aufgeschraubt ist. Hierzu weisen die Hohlwellenabschlussschrauben jeweils einen korrespondierenden Innengewindeabschnitt auf. Beim Aufschrauben der Hohlwellenabschlussschrauben auf den Rundstab werden diese aufeinander zu bewegt, bis sie sich mit ihren Schultern an den axialen Enden der Hohlwelle abstützen und bei weiterem Anziehen über den Rundstab miteinander und mit der Hohlwelle verspannt werden. Der resultierende Schmiermittelkanal hat dann die Form eines axial abgeschlossenen Ringspaltkanals. Als Schmiermitteleinlass ist im Bereich eines Wellenendes eine Radialbohrung durch die Hohlwellenwandung vorgesehen. Der Schmiermittelauslass wird mittels der das andere Hohlwellenende verschließenden Hohlwellenabschlussschraube erzeugt. Der nicht mit einem Außengewinde versehene Gewindeabschnitt der Hohlwellenabschlussschraube hat einen Außendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des in diesem Bereich erweiterten Hohlwellen-Hohlraumes, sodass ein erweiterter Ringspaltkanal entsteht. Dieser erweitert sich weiter im Bereich des hohlkegelstumpfförmig ausgebildeten Zwischenbereichs der Hohlwellenabschlussschraube und endet dort, wo der Ringkragen der Hohlwellenabschlussschraube dichtend am axialen Ende der Hohlwelle anliegt. Allerdings weist der Ringkragen in seiner Anlagefläche mehrere Radialnuten auf, durch die Schmiermittel aus dem erweiterten Ringspaltkanal nach außen dringen kann. Nachteilig bei dieser Anordnung ist die geringe lichte Weite des Schmiermittelkanals, die nur einen begrenzten Volumenfluss an Schmiermittel erlaubt.
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Aus der
DE 10 2013 001 930 A1 ist es bekannt, Hohlwellenabschlussschrauben zu verwenden, die unmittelbar in das axiale Ende der Hohlwelle eingeschraubt sind und einen axialen Zu- oder Ausstrom von Schmiermittel erlauben. Um auch radial angeordnete Komponenten, insbesondere die Wellenlager der Hohlwelle, mit Schmiermittel versorgen zu können, ist die Hohlwelle im Lagerbereich mit Radialbohrungen versehen, die im Bereich der inneren Lagerschale des Wellenlagers münden. Die innere Lagerschale ist im Mündungsbereich mit einer Ringnut versehen, von der wiederum weitere Radialkanäle ins Lagerinnere abgehen. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass diese Art der Lagerschmierung eine spezielle Ausgestaltung der Lager, insbesondere deren innerer Lagerschalen erfordert, was wegen des nötigen Einsatzes von Spezialteilen zu erhöhten Kosten führt.
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Aufgabenstellung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Hohlwellenabschlussschraube derart weiterzubilden, dass bei hohem Schmiermitteldurchfluss durch die Hohlwelle eine effiziente Lagerschmierung ermöglicht wird, ohne dass der Einsatz von Speziallagern erforderlich wäre.
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Darlegung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Zwischenabschnitt eine Radialbohrung aufweist, welche die zentrale Durchgangsöffnung strömungstechnisch mit der Radialnut verbindet.
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Es resultiert eine Wellenanordnung, umfassend
- – eine Hohlwelle mit einem koaxialen Schmiermittelkanal,
- – ein endständig, außen auf der Hohlwelle angeordnetes Wellenlager mit einer inneren Lagerschale, die drehfest auf der Hohlwelle angeordnet ist und einerseits an einem axial auf der Hohlwelle fixierten Anschlag anliegt und andererseits das Hohlwellenende axial überragt, sowie
- – eine erfindungsgemäße Hohlwellenabschlussschraube,
• welche verschraubungstechnisch mit der Hohlwelle verbunden ist,
• deren Durchgangsöffnung strömungstechnisch mit dem Schmiermittelkanal verbunden ist und
• deren Ringkragen an dem die Hohlwelle überragenden Ende der inneren Lagerschale des Wellenlagers anliegt und dieses zwischen sich und dem Anschlag verspannt.
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Besonders vorteilhaft findet eine derartige Wellenanordnung Verwendung in einem Kraftfahrzeuggetriebe, wo aufgrund der typischerweise hohen Drehzahlen und sehr schnell wechselnden Betriebsparameter eine effektive und zuverlässige Schmierung unerlässlich ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung folgt zunächst dem grundsätzlich bekannten Ansatz, den Schmiermittelkanal über eine Radialbohrung strömungstechnisch zu kontaktieren. Allerdings durchsetzt diese Radialbohrung nicht die Hohlwellenwandung selbst. Neben der Vermeidung der oben genannten Nachteile wird hierdurch auch eine Schwächung der Hohlwelle vermieden. Vielmehr durchsetzt die Radialbohrung lediglich die axial in den Schmiermittelkanal hineinragende Hohlwellenabschlussschraube und mündet im Anlagebereich deren Ringkragens am axialen Ende der Hohlwelle. Hier wird die Radialbohrung von einer Radialnut in der Anlagefläche des Ringkragens „verlängert“. Bevorzugt bildet sich im Montageendzustand eine gerade Durchgangsöffnung, die in ihrem radial äußeren Bereich von der Radialnut der Hohlwellenabschlussschraube und der axialen Stirnfläche der Hohlwelle und in ihrem radial inneren Bereich von der Radialbohrung im Zwischenbereich der Hohlwellenabschlussschraube gebildet wird. Denkbar sind jedoch auch Lösungen, bei denen die Radialnut und die Radialbohrung azimutal zueinander versetzt angeordnet sind. In diesen Fällen müsste durch die spezielle Gestaltung des Zwischenbereichs der Hohlwellenabschlussschraube eine strömungstechnische Verbindung zwischen Radialnut und Radialbohrung sichergestellt werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Hohlwellenabschlussschraube wird es somit möglich, das für einen hohen Schmiermitteldurchsatz erforderliche Konzept der Radialbohrung mit dem für eine die Hohlwelle selbst nicht durchsetzende Schmiermittel-Radialleitung erforderlichen Konzept der Radialnut vorteilhaft miteinander zu verbinden, sodass eine Wellenanordnung mit hohem Schmiermitteldurchsatz und effektiver Lagerschmierung ohne die Notwendigkeit von Speziallagern möglich wird.
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Günstigerweise trägt der Gewindeabschnitt der Hohlwellenabschlusswelle ein Außengewinde. Dieses korrespondiert bevorzugt mit einem Innengewinde im abzuschließenden Endbereich der Hohlwelle. Mit anderen Worten wird die Hohlwellenabschlussschraube unmittelbar in den Schmiermittekanal eingeschraubt. Grundsätzlich denkbar sind jedoch auch andere Konzepte, beispielsweise das aus dem Stand der Technik bekannte Verspannungskonzept, welches ein Innengewinde des Gewindeabschnittes der Hohlwellenabschlussschraube erfordern würde, wie erwähnt jedoch nur einen geringen Schmiermitteldurchsatz gestattet.
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Bevorzugt ist der Zwischenabschnitt der Hohlwellenabschlussschraube als ein hohlkegelstumpfförmiger Zentrierkonusabschnitt ausgebildet, dessen Ende größeren Durchmessers dem Ringkragen und dessen Ende kleineren Durchmessers dem Gewindeabschnitt zugewandt ist. Der Zwischenabschnitt bildet also einen schrägen Übergang von dem Gewindeabschnitt, dessen Außendurchmesser in etwa dem Innendurchmesser des Schmiermittelkanals entsprechen sollte, und dem Ringkragen, dessen Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Hohlwelle sein sollte.
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Bei geeigneter Relativdimensionierung von Hohlwelle und Hohlwellenabschlussschraube erfüllt dieser angeschrägte Abschnitt auch noch eine zusätzliche Zentrier- und Dichtfunktion, wenn er nämlich dichtend an der Abschlusskante des Schmiermittelkanals anliegt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der gesamte Schmiermittel-Radialfluss allein über Ringbohrung und Ringnut erfolgt und somit durch deren konkrete Auslegung genau dimensioniert werden kann.
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Als günstig hat sich herausgestellt, wenn die Wandung der Durchgangsöffnung der Hohlwellenabschlussschraube eine Werkzeugaufnahmekontur zur Aufnahme eines Schraubwerkzeugs aufweist. Beispielsweise kann eine Innensechskantkontur vorgesehen sein, sodass sich die Hohlwellenabschlussschraube, insbesondere im Fall, dass sie mit dem Außengewinde ihres Gewindeabschnittes unmittelbar in ein korrespondierendes Innengewinde im Schmiermittelkanal einzuschrauben ist, mit Standardwerkzeugen einschrauben lässt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine schematisierte Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Wellenanordnung,
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2 die Wellenanordnung von 1 mit einem zusätzlichen Ölzuführelement.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.
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1 zeigt schematisiert den Endabschnitt einer erfindungsgemäßen Wellenanordnung, die bevorzugt in einem Kraftfahrzeuggetriebe Einsatz findet. Eine Hohlwelle 10 ist von einem axialen Schmiermittelkanal 101 durchsetzt. In ihrem Endbereich weist die Hohlwelle 10 bzw. der Schmiermittelkanal 101 ein Innengewinde 102 auf. Weiter verfügt die Hohlwelle 10 über ein Anschlagelement 16, welches eine einstückig mit der Wandung der Hohlwelle 10 ausgebildete Anschlagkontur oder aber ein separates und wenigstens axial auf der Hohlwelle 10 fixiertes Element, beispielsweise ein Zahnrad, sein kann.
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Das Anschlagelement 16 dient als Anschlag für ein Wellenlager 18, umfassend eine äußere Lagerschale 181, eine innere Lagerschale 182 und einen Satz zwischen den Lagerschalen 181, 182 angeordneter Wälzköper 183. Insbesondere stützt sich die innere Lagerschale 182 am Anschlagelement 16 ab. Mit ihrem dem Anschlagelement 16 abgewandten axialen Ende steht die innere Lagerschale 182 über die Endfläche der Hohlwelle 10 über.
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Zur Fixierung des Lagers 18 ist eine Hohlwellenabschlussschraube 20 vorgesehen. Diese weist einen hohlzylindrischen Gewindeabschnitt 201 auf, welcher ein Außengewinde trägt, das in das Innengewinde 102 der Hohlwelle 10 eingeschraubt ist. An den Gewindeabschnitt 201 schließt sich ein hohlkegelstumpfförmiger Zwischenabschnitt 202 an, in dem sich der Durchmesser der Hohlwellenabschlussschraube verbreitert. Die äußere Mantelfläche des Kegelstumpfs bildet in Wechselwirkung mit der inneren Abschlusskante der Hohlwelle 10 eine ringförmige Dichtfläche.
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An den Zwischenbereich 202 schließt sich ein Ringkragen 203 an, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Hohlwelle 10. Die der Hohlwelle 10 zugewandte Kragenfläche liegt am überstehenden Ende der inneren Lagerschale 182 des Wellenlagers 18 an, sodass dies beim Einschrauben der Hohlwellenabschlussschraube 20 in den Schmiermittelkanal 101 zwischen dem Ringkragen 203 und dem Anschlagelement 16 verspannt wird. Der Zwischenbereich 202 ist mit einer Radialbohrung 204 versehen, die axial außerhalb der Hohlwelle 10 in einem von der inneren Lagerschale 182, der Stirnfläche der Hohlwelle 10 der Außenfläche des Zwischenbereichs 202 und der Anlagefläche des Ringkragens 203 gebildeten Ringraum 22 mündet. In der Anlagefläche des Ringkragens 203 ist eine Radialnut 205 vorgesehen, die den Ringraum 22 mit dem Wellenäußeren verbindet und insbesondere im Lagerspalt zwischen der äußeren Lagerschale 181 und der inneren Lagerschale 182 mündet.
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Auf diese Weise kann Schmiermittel aus dem Schmiermittelkanal 101 über die Radialbohrung 204 in den Ringraum 22 und von dort über die Radialnut 205 zu den Wälzkörpern 183 des Lagers 18 gelangen und diese effektiv schmieren.
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Zur Montageerleichterung ist die die Hohlwellenschraube durchsetzende Durchgangsöffnung mit einer Werkzeugaufnahmekontur 206 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Schraubwerkzeugs versehen.
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2 zeigt die gleiche Hohlwellenanordnung wie 1, die jedoch um ein Ölzuführelement 24 erweitert ist. Das Ölzuführelement 24 besteht aus einer Hülse 241, die in die Durchgangsöffnung der Hohlwellenabschlussschraube 20 eingesteckt ist, einem Kragen 242, der ein zu tiefes Einführen der Hülse 241 verhindert, sowie einem Anschlussstutzen 243 an den eine Schmiermittelleitung angeschlossen werden kann. Handelt es sich dabei um eine drehfeste Leitung, ist es sinnvoll, das Ölzuführelement 24 drehbar in der Hohlwellenabschlussschraube 20 zu lagern. Die Hülse 241 weist eine Wanddurchbrechung 244 auf, durch welche Schmiermittel aus dem Schmiermittelkanal in die Radialbohrung 204 der Hohlwellenabschlussschraube 20 gelangen kann.
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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. Beispielsweise wird der Fachmann verstehen, dass die zum Beispiel im Zusammenhang mit den Begriffen „Radialnut“ und „Radialbohrung“ verwendete Angabe „radial“ nicht im streng geometrische Sinn zu verstehen ist, sondern dass bei den jeweils betroffenen Konturen auch eine tangentiale Komponente durchaus tolerierbar oder sogar gewünscht sein kann. Beispielsweise können die Radialbohrung 204 und/oder die Radialnut 205 ohne weiteres schräg nach außen führen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hohlwelle
- 101
- Schmiermittelkanal
- 102
- Innengewinde von 10
- 16
- Anschlagelement
- 18
- Wellenlager
- 181
- äußere Lagerschale von 18
- 182
- innere Lagerschale von 18
- 183
- Wälzkörper von 18
- 20
- Hohlwellenabschlussschraube
- 201
- Gewindeabschnitt von 20
- 202
- Zwischenabschnitt von 20
- 203
- Ringkragen von 20
- 204
- Radialbohrung in 202
- 205
- Radialnut in 203
- 206
- Werkzeugaufnahmekontur
- 22
- Ringraum
- 24
- Ölzuführelement
- 241
- Hülse von 24
- 242
- Kragen von 24
- 243
- Anschlussstutzen von 24
- 244
- Wanddurchbrechung in 241
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010036252 A1 [0004]
- DE 102013001930 A1 [0005]
