-
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung umfassend ein Hohlrad sowie eine dieses lagernde Lagereinheit.
-
Ein Planetengetriebe kommt beispielsweise in einem Hybridantriebsmodul eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz, wie beispielsweise in
DE 10 2015 223 118 A1 beschrieben. Das Planetengetriebe weist neben einem Sonnenrad und den Planetenrädern auch ein Hohlrad auf, das eine Innenverzahnung besitzt, mit der die im Hohlrad angeordneten Planetenräder kämmen. Das Hohlrad ist bei dem bekannten Hybridmodul in einem Hohlradträger aufgenommen, über den es über zwei separate Lagereinheiten gelagert ist, wobei die eine Lagereinheit axial vor und die andere Lagereinheit axial hinter dem Hohlrad angeordnet ist. Die eine Lagereinheit ist ein einreihiges Kugellager, während die andere Lagereinheit ein doppelreihiges Kugellager ist. Durch diese beidseitige Lagerung ist das Hohlrad ausreichend abgestützt.
-
Mit dieser Lagerung verbunden ist jedoch ein beachtlicher Bauraum in axialer Richtung, das heißt, dass hinreichend viel Platz erforderlich ist, um die beiden Lagereinheiten zu integrieren. Im Hinblick auf das Ziel, die Antriebskomponenten immer weiter zu kompaktieren, also das Hybridantriebsmodul möglichst kompakt auszulegen, bereitet eine solche beidseitige Lagerung Probleme.
-
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine verbesserte Lagereinheit zur Lagerung eines Hohlrads eines Planetengetriebes anzugeben.
-
Zur Lösung dieses Problems zeichnet sich eine erfindungsgemäße Lagereinheit dadurch aus, dass das Hohlrad mittels der Lagereinheit fliegend zu lagern ist und dass die Lagereinheit zwei in O-Anordnung gegeneinander angestellte Schräglager aufweist, von denen eines ein Kegelrollenlager und das andere ein Schrägkugellager ist und jeweils einen Innenring, einen Außenring und dazwischen aufgenommene Wälzkörper aufweist.
-
Bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung ist eine fliegende Lagerung des Hohlrads vorgesehen, das heißt, dass dieses nur an einer Axialseite über die Lagereinheit gelagert ist, was eine beachtliche Bauraumverkürzung ermöglicht, da an der anderen Seite keine Lagermittel, weder am Hohlrad oder einem Hohlradträger, noch eine Lagereinheit selbst vorzusehen sind. Die Lagereinheit zeichnet sich zu diesem Zweck durch zwei unterschiedliche Schräglagertypen aus, die in einer O-Anordnung gegeneinander angestellt sind. Das eine Schräglager ist ein Kegelrollenlager, das sich durch eine hohe Tragkraft auszeichnet, mithin also hohe Lasten aufnehmen kann, wie sie bei der nur einseitigen, fliegenden Lagerung des Hohlrads auftreten können. Es ist in der Lage, sowohl radiale als auch axiale Lasten aufzunehmen, wobei im Hinblick auf die fliegende Hohlradlagerung insbesondere das Potential zur Aufnahme radialer Kräfte von Vorteil ist. Dem Kegelrollenlager beigeordnet ist ein Schrägkugellager in O-Anordnung, das ebenfalls der Aufnahme radialer und axialer Kräfte dient. Da das Kegelrollenlager bereits eine hohe Tragkraft aufweist, kann mit besonderem Vorteil ein Schrägkugellager zugeordnet werden, das für die Abstützung ausreichend ist und den Vorteil mit sich bringt, dass es axial gesehen deutlich kürzer baut als ein zweites Kegelrollenlager. Zusätzlich zu der Reduzierung des axialen Platzbedarfs ergibt sich durch den optimierten Kraftfluss über die Kugeln eine Verbesserung bezüglich der Reibung.
-
Jedes Schrägkugellager weist einen Innenring und einen Außenring auf, an denen entsprechende Laufbahnen für die Kegelrollen einerseits und die Kugeln andererseits ausgebildet sind. Dabei sind in der Montagestellung die beiden Außenringe unmittelbar aneinander anliegend angeordnet, stützen einander also ab, was der Kompaktheit zuträglich ist, da so die axiale Länge des Lagers möglichst kurz gehalten werden kann.
-
Insgesamt ergibt sich demzufolge eine äußerst kompakte, axial kurzbauende Lageranordnung als Teil eines Planetengetriebes, die sich durch eine fliegenden Lagerung eines Hohlrads auszeichnet und in der Lage ist, sowohl axiale als auch insbesondere hohe radiale Kräfte aufnehmen zu können. Ihre Integration in das Planetengetriebe zur Lagerung des Hohlrads ermöglicht demzufolge einerseits, das Hohlrad einfacher auszulegen, da keine Vorkehrungen für eine zweite Lageebene zu treffen sind, wie es auch axial gesehen kürzer ausgelegt werden kann. Andererseits resultiert hieraus eine insgesamt höhere Kompaktheit des Planetengetriebes und demzufolge des Hybridantriebsmoduls, in das ein solches Planetengetriebe integriert werden kann.
-
In Weiterbildung der Erfindung weist das Hohlrad einen einteilig angeformten Lagerzapfen aufweist, auf dem die Innenringe der Lagereinheit aufsitzen. Dieser Lagerzapfen schließt sich unmittelbar an einen Radialflansch an der in den die Innenverzahnung aufweisenden Hohlradabschnitt übergeht. Dabei ist es zur weiteren Kompaktierung zweckmäßig, wenn der Außendurchmesser der Außenringe kleiner als der Kopfkreisdurchmesser einer Innenverzahnung des Hohlrads ist. Der Lagerungsbereich ist demzufolge radial kompakt und wenig ausladend, so dass sich eine sowohl axial als auch radial kleinbauende, kompakte Anordnung ergibt.
-
Bezüglich der Anordnung des Kegelrollenlagers und des Schrägkugellagers relativ zu einem vom Lagerzapfen abgehenden Radialflansch, der dann in den sich axial erstreckenden innenverzahnten Hohlradabschnitt übergeht, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Kegelrollenlager benachbart zu dem vom Lagerzapfen abgehenden Radialflansch angeordnet ist. Das heißt, dass die zentrale radiale Abstützung über das Kegelrollenlager unmittelbar benachbart am Radialflansch, über den die aufzunehmenden Lasten in den Lagerzapfen eingetragen werden, erfolgt. Zweckmäßig ist es in diesem Zusammenhang, wenn am Radialflansch ein axialer Sitz für den Innenring des Kegelrollenlagers vorgesehen ist. Das heißt, dass der Innenring unmittelbar am Radialflansch selbst abgestützt ist, mithin also die Lagereinheit unmittelbar benachbart zum Radialflansch montiert werden kann.
-
Um die Vorspannung der Lagereinheit bestmöglich auf die im Betrieb gegebenen Lasten respektive Lastverteilungen auslegen zu können, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung eine in der Montagestellung an einem der Innenringe axial abgestützte Vorspannmutter vor. Diese Vorspannmutter, die mit einem Innengewinde auf einen Außengewindeabschnitt des hohlradseitigen Lagersitzes aufgeschraubt werden kann, wird gegen einen der Innenringe geschraubt, so dass dieser eine Axialkraft erfährt, die die gesamte Lagereinheit verspannt, nachdem der andere Innenring axial abgestützt ist. Hierüber kann auf einfache Weise die nötige Vorspannung eingestellt werden, so dass im Rahmen der Montage die Lagereinheit in ihren Eigenschaften bestmöglich auf die im Betrieb herrschenden Gegebenheiten eingestellt werden kann. Der Außengewindeabschnitt kann ebenfalls sehr kurz bemessen werden, er ist lediglich axial gesehen so lang auszulegen, dass die Vorspannmutter über die Innengewindelänge aufgeschraubt und demzufolge abgestützt werden kann, was der Kompaktierung ebenfalls zuträglich ist.
-
Zweckmäßig ist es weiterhin, wenn ein Dichtelement zum Abdichten der Lagereinheit in der Montagestellung zur den Außenring aufnehmenden Umgebungskonstruktion vorgesehen ist. Der Außenring ist in einer geeigneten Umgebungskonstruktion in einem entsprechenden Ringsitz aufgenommen, in dem er zu beiden Seiten axial abgestützt respektive festgelegt ist. Die Innenringe sitzen auf einem entsprechenden Lagersitz des Hohlrads, üblicherweise einem Lagerzapfen, auf. Um eine hinreichende Schmiermittelversorgung der Lagereinheit sicherzustellen, wird erfindungsgemäß ein Dichtelement vorgesehen, über das die Lagereinheit abgedichtet wird. Dieses Dichtelement wird zweckmäßigerweise axial unmittelbar benachbart zur Lagereinheit in der Umgebungskonstruktion fixiert und dichtet zur rotierenden Komponente hin ab. In diesem Zusammenhang sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Vorspannmutter eine Dichtfläche aufweist, auf der das an der Umgebungskonstruktion festzulegende Dichtelement läuft. Das heißt, dass der Vorspannmutter bei dieser Ausgestaltung eine Doppelfunktion zukommt, nämlich zum einen die der Einstellung der Lagervorspannung, zum anderen die der Bereitstellung einer entsprechenden Dichtfläche, an der das in der Umgebungskonstruktion positionsfest angeordnete Dichtelement anliegt respektive auf der es läuft.
-
Neben der Lageranordnung selbst betrifft die Erfindung schließlich ein Hybridantriebsmodul für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Planetengetriebe mit einer Lageranordnung der vorstehend beschriebenen Art.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
- Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1, umfassend ein fliegend zu lagerndes Hohlrad 2 sowie eine die fliegende Lagerung ermöglichende Lagereinheit 3. Das Hohlrad 2 weist in an sich bekannter Weise einen eine Innenverzahnung 4, hier in Form einer Schrägverzahnung, aufweisenden, sich axial erstreckenden Abschnitt 5 auf, in dem, hier nicht gezeigt, die Planetenräder aufgenommen sind. Der Abschnitt 5 geht in einen Radialflansch 6 über, der von einem Lagerzapfen 7 radial nach außen verläuft. Der Lagerzapfen 7 wiederum bildet einen Lagersitz 8 für die Lagereinheit 3. Am freien Ende des Lagerzapfens 7 ist ein Außengewindeabschnitt 9 vorgesehen, auf den, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, eine Vorspannmutter aufgeschraubt wird. Über die Lagereinheit 3 ist das Hohlrad 2 in einer Umgebungskonstruktion 10 gelagert.
-
Die Lagereinheit 3 ist in spezieller Weise zur fliegenden, also axial gesehen nur einseitigen Lagerung des Hohlrads 2 ausgelegt und ist in der Lage, die im Betrieb herrschenden Axial- und Radialkräfte aufzunehmen. Hierzu weist die Lagereinheit 3 zwei in O-Anordnung gegeneinander angestellte Schräglager auf, nämlich zum einen ein Kegelrollenlager 11, zum anderen ein Schrägkugellager 12. Das Kegelrollenlager 11 weist einen Innenring 13 auf, der auf dem Lagersitz 8 aufsitzt und axial an einem Sitz 14, der unmittelbar am Radialflansch 6 ausgebildet ist, abgestützt ist. Am Innenring 13 ist eine Laufbahn 15 ausgebildet, auf der die Kegelrollen 16 wälzen. An einem Außenring 17 ist eine zweite Laufbahn 18 ausgebildet, auf der die Kegelrollen 16 wälzen.
-
Das Schrägkugellager seinerseits weist ebenfalls einen Innenring 19 auf, mit einer Laufbahn 20 zur Aufnahme der Kugeln 21. An einem Außenring 25 ist die entsprechende Außenring-Laufbahn 22 ausgebildet sind. Die Kegelrollen 16 sowie die Kugeln 21 sind schließlich in entsprechenden Käfigen 23, 24 aufgenommen respektive geführt.
-
In der Umgebungskonstruktion 10 sind die Außenringe 17, 25 einerseits aneinander axial abgestützt und andererseits zu den Außenseiten beidseits axial abgestützt, wozu eine Schulter 26, an der der Außenring 25 im Bereich des Schrägkugellagers 12 abgestützt ist, sowie ein Stützring 27, der in einer entsprechenden Nut 28 aufgenommen ist und das radialflanschseitige Ende des Außenrings 17 abstützt, vorgesehen ist.
-
Ersichtlich ist der Außendurchmesser der Außenringe 17, 25 kleiner als der Kopfkreisdurchmesser einer Innenverzahnung 4 des Hohlrads 2, so dass die Lageranordnung in diesem Bereich radial kompakt ausgelegt ist, sich also sowohl eine axial als auch radial kompakte Anordnung ergibt.
-
Die Lagereinheit 3 umfasst des Weiteren eine Vorspannmutter 29, die mit einem Innengewinde 30 auf den Außengewindeabschnitt 9 aufgeschraubt ist und axial gegen den Innenring 19 geschraubt ist, um hierüber die Vorspannung im Lager einstellen zu können, was ohne weiteres möglich ist, da der Innenring 13 axial am Sitz 14 abgestützt ist und die beiden Außenringe 17, 25 am Stützring 28 sowie aneinander abgestützt sind. Die Vorspannmutter 29 weist des Weiteren eine Dichtfläche 31 auf, an der ein Dichtelement 32, das in der Umgebungskonstruktion 10 festgelegt ist, mit einem Dichtabschnitt 33 läuft, worüber die Lagereinheit 3 axial an dieser Seite abgedichtet ist.
-
Die kombinierte Lagereinheit 3 ist aufgrund der Kombination des Kegelrollenlagers 11 und des axial gesehen deutlich kürzeren Schrägrollenlagers 12 und deren O-Anordnung axial gesehen sehr kurz ausgeführt, weist aber aufgrund der O-Anordnung eine breite Abstützbasis auf. Insbesondere durch das Kegelrollenlager 11 ist die Lagereinheit 3 sehr tragfähig, das heißt, dass auch hohe Radiallasten ohne Probleme aufgenommen werden können, wie auch eine ausreichende axiale Abstützung über die beiden Schräglager gegeben ist. Daher eignet sich die erfindungsgemäße Lagereinheit 3 zur fliegenden Lagerung des Hohlrads 2, wie in der Figur gezeigt. Das Hohlrad 2 selbst kann sehr kompakt und axial gesehen kurz ausgelegt werden, da an der dem Lagerzapfen gegenüberliegenden Seite im Bereich des sich axial erstreckenden Abschnitts 5 keine zusätzlichen Lagervorkehrungen wie die Ausbildung eines separaten Lagersitzes oder dergleichen erforderlich sind, nachdem es an dieser Seite keiner zusätzlichen Lagerung respektive Abstützung bedarf.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lageranordnung
- 2
- Hohlrad
- 3
- Lagereinheit
- 4
- Innenverzahnung
- 5
- Abschnitt
- 6
- Radialflansch
- 7
- Lagerzapfen
- 8
- Lagersitz
- 9
- Außengewindeabschnitt
- 10
- Umgebungskonstruktion
- 11
- Kegelrollenlager
- 12
- Schrägkugellager
- 13
- Innenring
- 14
- Sitz
- 15
- Laufbahn
- 16
- Kegelrolle
- 17
- Außenring
- 18
- Laufbahn
- 19
- Innenring
- 20
- Laufbahn
- 21
- Kugel
- 22
- Laufbahn
- 23
- Käfig
- 24
- Käfig
- 25
- Außenring
- 26
- Schulter
- 27
- Stützring
- 28
- Nut
- 29
- Vorspannmutter
- 30
- Innengewinde
- 31
- Dichtfläche
- 32
- Dichtelement
- 33
- Dichtabschnitt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102015223118 A1 [0002]
