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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Lagerung einer Getriebewelle in einem Gehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Getriebe mit einer derartigen Lageranordnung nach Anspruch 5.
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Aus der
DE 102 36 089 A1 ist eine in der dortigen
2 abgebildete Lageranordnung zur Lagerung einer Getriebewelle in einem Gehäuse bekannt. Ein als Nadellager ausgeführtes Wälzlager und ein Wellendichtring dieser Lageranordnung können über eine Bohrung in der Getriebewelle mit Schmieröl versorgt werden. Dabei verteilt sich das Schmieröl, nachdem es aus der Bohrung ausgeströmt ist, in einem Ringraum zwischen dem Nadellager und dem Wellendichtring und gelangt so auch zu dem Nadellager und dem Wellendichtring.
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Typische Wellendichtringe weisen eine Dichtlippe auf, die mit einer Radialkraft, verursacht durch eine gewisse Aufdehnung der Dichtlippe im eingebauten Zustand, eine ringförmige Kraft auf die Welle ausübt. Dabei wird die angestrebte minimale Reibungsleistung an der Kontaktfläche bestimmt durch die Schmierverhältnisse und durch die Radialkraft, die zur ausreichenden Dichtwirkung erforderlich ist. Für die zuverlässige Funktion und Vermeidung von übermäßigem Verschleiß des Wellendichtrings und der Kontaktfläche ist eine ausreichende Schmierung und Kühlung des Wellendichtrings und der Kontaktfläche sehr wichtig. Daher ist die ausreichende Versorgung mit Schmieröl auch von entscheidender Bedeutung, um die angestrebte Lebensdauer zu erreichen. Das Schmieröl dient also nicht nur zur Schmierung sondern auch zur Kühlung, um die an der Kontaktfläche entstehende Reibungswärme abzuführen. Die Kontaktfläche, die sich im Betrieb relativ zur Dichtlippe des Wellendichtrings bewegt, kann beispielsweise direkt auf der Wellenoberfläche angeordnet sein oder auf einer Laufbuchse, die zwischen der Getriebewelle und dem Wellendichtring angeordnet ist.
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Zur Versorgung eines Wellendichtrings mit Schmieröl sind ferner Lageranordnungen bekannt, bei denen zusätzlich zu den die Getriebewelle lagernden Elementen wie Lagerinnenring, Wälzkörper, Lageraußenring und einer Lagerbuchse ein Ölleitelement angeordnet wird, um Schmieröl, das über eine Bohrung in der Getriebewelle zugeführt wird, in Richtung des Wellendichtringes umzuleiten.
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Aus der
US 2006 / 0 257 062 A1 ist eine Lageranordnung zur Lagerung einer Getriebewelle in einem Gehäuse bekannt, wobei die Lageranordnung ein Wälzlager und einen Wellendichtring umfasst, wobei dem Wälzlager Schmieröl über eine Bohrung in der Getriebewelle zuführbar ist, und wobei der Lagerinnenring in Bezug auf eine Austrittsöffnung der Bohrung so angeordnet und derart geformt ist, dass das Schmieröl durch den Lagerinnenring in Richtung des Wellendichtrings umgelenkt wird.
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Aus der Druckschrift
DE 39 30 970 A1 ist ferner eine Lageranordnung bekannt, welche die Benutzung einer Lagerbuchse zwischen einem Lagerinnenring eines Wälzlagers und einer zu lagernden Welle offenbart.
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Aus der
US 2015 / 0 114 757 A1 ist eine Anordnung zur Schmierung einer Differentials bekannt, wobei eine Welle mittels eines Wälzlagers in einem Gehäuse gelagert ist, und wobei der Verlauf eines Schmierölstroms im Bereich des Wälzlagers und eines daneben angeordneten Dichtringes beschrieben ist.
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Darüber hinaus sind aus der
DE 42 42 762 A1 , aus der
DE 35 22 601 A1 und aus der
DE 199 30 804 C2 weitere Lageranordnungen zur Lagerung von Getriebewellen in einem Gehäuse bekannt, bei denen jeweils der Verlauf eines Schmierölstroms im Bereich eines Wälzlagers und eines Wellendichtringes beschrieben ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine im Hinblick auf eine zuverlässige Funktion und lange Lebensdauer verbesserte Lageranordnung zur Lagerung einer Getriebewelle mit einem möglichst geringen Aufwand zu schaffen. Ferner soll ein Getriebe mit einer solchen verbesserten Lageranordnung geschaffen werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lageranordnung zur Lagerung einer Getriebewelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Getriebe gemäß Anspruch 5. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Demnach wird eine Lageranordnung zur Lagerung einer Getriebewelle in einem Gehäuse vorgeschlagen, wobei die Lageranordnung ein Wälzlager, eine Lagerbuchse für das Wälzlager und einen Wellendichtring umfasst. Dem Wälzlager ist Schmieröl über eine Bohrung in der Getriebewelle zuführbar. Die Lagerbuchse ist in Bezug auf eine Austrittsöffnung der Bohrung so angeordnet und derart geformt, dass das Schmieröl durch die Lagerbuchse in Richtung des Wellendichtrings umgelenkt wird.
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Das Schmieröl kann also durch eine geeignete Form der Lagerbuchse und deren Lage in Bezug auf die Austrittsöffnung der Bohrung unmittelbar dem Wellendichtring zugeführt werden, nachdem es aus der Austrittsöffnung der Getriebewelle ausströmt. Mit dieser Lageranordnung kann die zuverlässige Ölversorgung des Wellendichtrings gewährleistet werden, ohne ein zusätzliches Bauteil zu benötigen. Die vorgeschlagene Lageranordnung benötigt demnach einen geringen Herstellaufwand und ist einfacher zu montieren als Lageranordnungen mit separaten Ölleitelementen. Die genannte Lagerbuchse ist in einer derartigen Lageranordnung in der Regel ohnehin erforderlich, um die radiale Distanz zwischen dem Außendurchmesser der möglichst dünn ausgeführten Getriebewelle und einem größeren Innendurchmesser eines Lagerinnenrings des Wälzlagers zu überbrücken. Ein Mindestmaß des Innendurchmessers des Lagerinnenrings ergibt sich zwangsläufig, um die im jeweiligen Anwendungsfall vorgegebenen Lagerkräfte über die geforderte Lebensdauer des Wälzlagers aufnehmen zu können. Eine Lagerbuchse kann auch erforderlich sein, um die Montierbarkeit der Getriebewelle und der Lageranordnung zu ermöglichen.
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Die Lageranordnung umfasst zumindest ein Wellendichtring. Insofern kann auch von einer Lager- und Dichtungsanordnung gesprochen werden. Unter dem Begriff Schmieröl wird jede Art von Fluid verstanden, das geeignet ist ein Wälzlager zur Lagerung einer Getriebewelle zu Schmieren und zu Kühlen. Die Getriebewelle ist zur Übertragung eines Drehmomentes bzw. einer Antriebsleistung vorgesehen und kann beispielsweise zumindest ein Zahnrad aufweisen, das mit einem anderen Zahnrad im Eingriff steht und über das die Antriebsleistung auf die Getriebewelle übertragbar ist. Die Getriebewelle kann insbesondere als Getriebeeingangswelle oder als Getriebeausgangswelle ausgestaltet sein, wobei die Getriebewelle im Bereich des Wellendichtrings in das Gehäuse hinein oder aus dem Gehäuse herausgeführt ist.
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Vorzugsweise weist die Lagerbuchse eine Umlenkfläche auf, von der das aus der Austrittsöffnung austretende Schmieröl in Richtung des Wellendichtrings umgelenkt wird. Das Schmieröl kann demnach zuerst dem Wellendichtring zugeleitet werden, bevor es zu dem Wälzlager gelangt. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Schmierung und Kühlung des Wellendichtrings und insbesondere der eingangs beschriebenen Kontaktfläche und der Dichtlippe sichergestellt werden. Die Lebensdauer des Wellendichtrings kann so gesteigert werden.
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Die Lagerbuchse kann auf der Getriebewelle befestigt sein und sich in einem Lagerinnenring des Wälzlagers abstützen. Mit anderen Worten ist die Lagerbuchse radial zwischen der Getriebewelle und dem Lagerinnenring angeordnet. Der Wellendichtring kann axial versetzt zu der Lagerbuchse und dem Wälzlager auf der Getriebewelle angeordnet sein. Die Austrittsöffnung der Bohrung kann an der Oberfläche der Getriebewelle im Bereich eines axialseitigen Endbereichs der Lagerbuchse angeordnet sein, das dem Wellendichtring zugewandt ist. Die Richtungsangaben axial, radial und tangential beziehen sich in dieser Schrift auf die Rotationsachse der Getriebewelle, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
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Die genannte Bohrung in der Getriebewelle ist vorzugsweise eine Radialbohrung. Der Begriff Radialbohrung bedeutet, dass zumindest der Abschnitt der Bohrung der in der Austrittsöffnung mündet, in radialer Richtung verläuft. Das Schmiermittel kann beispielsweise zunächst durch eine Zentralbohrung geführt werden, die in axialer Richtung entlang einer Rotationsachse der Getriebewelle verläuft. Von der Zentralbohrung gelangt das Schmieröl dann durch eine gerade Radialbohrung zur Austrittsöffnung. Grundsätzlich kann die Bohrung jedoch auch eine andere Ausrichtung aufweisen. Sie könnte beispielsweise gegenüber einer exakt radialen Ausrichtung in axialer oder tangentialer Richtung geneigt sein.
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Im Zusammenhang mit der im Bereich eines axialseitigen Endbereichs der Lagerbuchse angeordneten Austrittsöffnung der Bohrung ist vorgesehen, dass die Umlenkfläche an einer Stirnseite der Lagerbuchse angeordnet ist. Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass die Umlenkfläche zumindest teilweise kegelmantelförmig ist. Eine Lagerbuchse mit einer kegelmantelförmigen Umlenkfläche an der Stirnseite lässt sich beispielsweise durch spanende Bearbeitung einfach herstellen. Eine andere mögliche Form der Umlenkfläche beinhaltet zumindest einen konkav geformten Abschnitt, der so ausgerichtet und geformt ist, dass das Schmieröl von der Austrittsöffnung zu dem Wellendichtring hin umgelenkt wird.
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Zwischen der Getriebewelle und dem Wellendichtring kann gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung eine Laufbuchse angeordnet sein. Die Kontaktfläche ist in diesem Fall die zylindrische Fläche am Außenumfang der Laufbuchse, auf der die Dichtlippe des Wellendichtrings aufliegt. Eine Lageranordnung mit einer Laufbuchse hat den Vorteil, dass die Laufbuchse nach einem Verschleiß der Kontaktfläche einfach ausgetauscht werden kann. Wenn der Wellendichtring und dessen Dichtlippe stattdessen direkt auf der Getriebewelle angeordnet sind, muss nach einem Verschleiß an der Kontaktfläche die ganze Getriebewelle nachbearbeitet oder ausgetauscht werden, was einen deutlich höheren Aufwand bedeutet. Ferner lässt sich die Kontaktfläche auf einer Laufbuchse einfacher bearbeiten, als wenn die Kontaktfläche direkt auf der Oberfläche der Getriebewellen ausgeführt ist. Die Kontaktfläche kann beispielsweise gehärtet und/oder drallfrei bearbeitet sein, um den Verschleiß zu minimieren. Die Laufbuchse kann beispielsweise mittels einer Übergangspassung auf der Getriebewelle angeordnet werden. An der Innenumfangsfläche der Laufbuchse kann eine Nut für einen Dichtring vorgesehen sein, um damit Leckagen zwischen der Getriebewelle und der Laufbuchse entgegen zu wirken.
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Schließlich umfasst die vorliegende Erfindung ein Getriebe mit einem Gehäuse und mit einer Getriebewelle, die mittels einer oben beschriebenen Lageranordnung in dem Gehäuse gelagert ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Merkmalen anhand eines in der nachfolgenden Figur abgebildeten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Dabei zeigt die
- 1 einen Ausschnitt aus einem Getriebe mit einer erfindungsgemäßen Lageranordnung in einer Schnittdarstellung und
- 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Bereichs um einen Wellendichtring aus der 1 in einer Schnittdarstellung.
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Die in 1 gezeigte Lageranordnung 1 umfasst eine Getriebewelle 2, die mittels einer Lagerbuchse 5 und eines Wälzlagers 4 in einem Gehäuse 3 des Getriebes gelagert ist, sowie einen Wellendichtring 6. Das Wälzlager 4 ist ein Zylinderrollenlager. Die Getriebewelle 2 ist in dem Gehäuse 3 um eine Rotationsachse 12 rotierbar angeordnet. Die Lagerbuchse 5 ist zwischen der Getriebewelle 2 und einem Lagerinnenring 22 des Wälzlagers 4 angeordnet.
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Die einzelnen Elemente im Bereich um den Wellendichtring 6 sind in 2 der Deutlichkeit halber vergrößert dargestellt und leichter erkennbar. Die Lagerbuchse 5 weist auf ihrer dem Wellendichtring 6 zugewandten Stirnseite eine Umlenkfläche 9 auf. Die Lagerbuchse 5 und deren Umlenkfläche 9 sind so auf der Getriebewelle 2 positioniert, dass das Schmieröl in Richtung des Wellendichtrings 6 umgelenkt wird, was im Folgenden noch näher erläutert wird.
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Auf der Seite des Wellendichtrings 6 ragt die Getriebewelle 2 durch einen zu dem Gehäuse 3 gehörenden Dichtungsdeckel 13 aus dem Gehäuse 2 heraus. Dazu weist der Dichtungsdeckel 13 eine Wellendurchtrittsöffnung 14 auf. Im Bereich der Wellendurchtrittsöffnung 14 des Dichtungsdeckels 13 sind der Wellendichtring 6 und eine Laufbuchse 10 auf der Getriebewelle 2 angeordnet. Der Wellendichtring 6 ist also axial versetzt zu der Lagerbuchse 5 und dem Wälzlager 4 auf der Laufbuchse 10 angeordnet. Die Laufbuchse 10 ist in radialer Richtung zwischen der Getriebewelle 2 und dem Wellendichtring 6 angeordnet.
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Die Laufbuchse 10 ist mittels einer Übergangspassung auf der Getriebewelle 2 befestigt. Ein als O-Ring ausgeführter Dichtungsring 16 dichtet den Spalt zwischen der Getriebewelle 2 und der Laufbuchse 10 zuverlässig gegen Leckage ab. Nach außen hin ist die Laufbuchse 10 zusätzlich durch einen Sicherungsring 15 auf der Getriebewelle 2 festgelegt.
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Der Wellendichtring 6 weist eine Dichtlippe 17 auf. Eine der Dichtlippe 17 gegenüberliegende Kontaktfläche 11 auf der Laufbuchse 10 rotiert im Betrieb mit der Getriebewelle 2. Im Betrieb bewegen sich also die Kontaktfläche 11 und die Dichtlippe 17 relativ zueinander. Die Dichtlippe 17 wird dabei mit einer Radialkraft auf die Kontaktfläche 11 gedrückt und es entsteht Reibungswärme. Zur Schmierung und zur Kühlung der Kontaktfläche 11 und der Dichtlippe 17 ist daher eine ausreichende und zuverlässige Versorgung dieser Elemente mit Schmieröl entscheidend um eine angestrebte Lebensdauer der Lageranordnung zu erreichen.
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Die Versorgung der Kontaktfläche 11 und der Dichtlippe 17 mit Schmieröl wird durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausformung der Lagerbuchse 5 im Zusammenhang mit Bohrungen in der Getriebewelle 2 gewährleistet. Das Schmieröl wird durch eine Zentralbohrung 18 in der Getriebewelle 2 und weiter durch die als Radialbohrung ausgeführte Bohrung 7 zu einer Austrittsöffnung 8 gefördert. Die Lagerbuchse 5 ist in Bezug auf die Austrittsöffnung 8 so angeordnet und derart geformt, dass das Schmieröl in Richtung des Wellendichtrings 6 umgelenkt wird. Das im Betrieb aus der Austrittsöffnung 8 ausströmende Schmieröl gelangt über die unmittelbar an der Austrittsöffnung 8 angeordnete Umlenkfläche 9 der Lagerbuchse 5 zu dem Wellendichtring 6.
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Die Umlenkfläche 9 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Form eines Teils einer Kegelmantelfläche auf und lenkt den Schmierölstrom aus seiner radialen Richtung um in eine zumindest teilweise axiale Richtung, hin zum Wellendichtring 6. Durch die Rotationsbewegung der Getriebewelle 2 gegenüber dem Wellendichtring 6 wird das Schmieröl um den gesamten Umfang der Laufbuchse 10 und des Wellendichtrings 6 verteilt, sodass auch die Schmier- und Kühlwirkung gleichmäßig am gesamten Umfang auftritt.
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Am Wellendichtring 6 bewirkt das Schmieröl die erforderliche Schmierung und Kühlung. Von dem Wellendichtring 6 wird der Schmierölstrom wieder umgelenkt in Richtung des Wälzlagers 4. Nachdem das Schmieröl den Wellendichtring 6 passiert hat gelangt es so zu dem Wälzlager 4, um dieses zu Schmieren und zu Kühlen. Von dem Wälzlager 4 gelangt das Schmieröl zurück in einen Schmiersumpf, um dann von einer Schmierölpumpe wieder in dem Druckölkreislauf gefördert zu werden. Der Druckölkreislauf kann einen Ölkühler umfassen, um die von dem Schmieröl aufgenommene Wärme abzuführen.
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Die Lagerbuchse 5 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine weitere Funktion. Mit einer der Umlenkfläche 9 gegenüberliegenden stirnseitigen Anlauffläche 21 dient die Lagerbuchse 5 auch der axialen Positionierung eines als Losrad ausgeführten Zahnrades 19. Das Zahnrad 19 ist rotierbar um die Rotationsachse 12 auf der Getriebewelle 2 angeordnet. Die Position des Zahnrads 19 auf der Getriebewelle 2 in axialer Richtung wird also auch durch die Lagerbuchse 5 festgelegt. Zwischen dem Zahnrad 19 und der Anlauffläche 21 ist eine Anlaufscheibe 20 angeordnet.
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Bezugszeichen
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- 1
- Lageranordnung
- 2
- Getriebewelle
- 3
- Gehäuse
- 4
- Wälzlager
- 5
- Lagerbuchse
- 6
- Wellendichtring
- 7
- Bohrung
- 8
- Austrittsöffnung
- 9
- Umlenkfläche
- 10
- Laufbuchse
- 11
- Kontaktfläche
- 12
- Rotationsachse
- 13
- Dichtungsdeckel
- 14
- Wellendurchtrittsöffnung
- 15
- Sicherungsring
- 16
- Dichtungsring
- 17
- Dichtlippe
- 18
- Zentralbohrung
- 19
- Zahnrad
- 20
- Anlaufscheibe
- 21
- Anlauffläche
- 22
- Lagerinnenring
