DE102019130286A1

DE102019130286A1 - Dichthülse mit kombinierten Axiallagermitteln für eine Druckmittel-Drehdurchführung

Info

Publication number: DE102019130286A1
Application number: DE102019130286.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hubert; Wolfgang Fugel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2020-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichthülse aus einem umgeformten Metallblech, umfassend einen tiefgezogenen Hohlzylinderabschnitt (1) und einen sich von hier aus nach radial außen oder innen erstreckenden Randabschnitt (2) für hieran direkt zur Anlage kommende Wälzkörper (3) von Axiallagermitteln, wobei zusätzlich auf der äußeren Seite (4) des Randabschnitts (2) eine ballig oder getellert geformte Axiallagerlaufbahn (5) eingeprägt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichthülse aus einem umgeformten Metallblech, umfassend einen tiefgezogenen Hohlzylinderabschnitt und einen sich von hier aus nach radial außen oder innen erstreckenden Randabschnitt für hieran direkt zur Anlage kommende Wälzkörper von Axiallagermitteln. Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine Drehdurchführungsanordnung für Druckmittel, welche eine solche Dichthülse umfasst sowie auch ein Kraftfahrzeuggetriebe, das mit einer derartigen Drehdurchführungsanordnung ausgestattet ist.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere auf die Fahrzeuggetriebetechnik. Hierbei dienen Drehdurchführungen zur Verbindung von relativ zueinander drehenden, in einer Welle angeordneten Druckmittelleitungen einerseits und Druckmittelanschlüssen andererseits, durch welche ein flüssiges Druckmittel, beispielsweise Getriebeöl, geführt wird. Eine Drehdurchführungsanordnung besteht gewöhnlich im Wesentlichen aus einer Welle, mindestens einer Druckmittelleitung in Form eines sich axial innerhalb der Welle erstreckenden Kanals, einer radialen Bohrung pro Druckmittelleitung von der Oberfläche der Welle zur Druckmittelleitung, wobei die Bohrungen der verschiedenen Druckmittelleitungen relativ zueinander in axialer Richtung versetzt sind. Außerdem ist ein Anschlussteil erforderlich, welches die Welle im Bereich der Bohrungen umfasst, wobei das Anschlussteil im Bereich einer jeden Bohrung mit einer Ringnut ausgebildet ist, welche die Bohrung komplett überdeckt, so dass zusammen mit der Welle ein Ringkanal entsteht. Dieser wird teilweise von der hier interessierenden Dichthülse gebildet, welche die Schnittstelle zu der hierdurch verlaufenden Welle bildet. Im Sinne einer Funktionsintegration wirkt die Dichthülse der hier interessierenden Art auch mit einer Wälzlagerung zusammen.
Aus der DE 103 29 191 A1 geht eine derartige Drehdurchführungsanordnung hervor, welche mit einer Dichthülse der hier interessierenden Art ausgestattet ist. Die hier als Zentralhülse bezeichnete Dichthülse besteht aus einem umgeformten Metallblech und weist einen Hohlzylinderabschnitt mit mehreren Durchbrüchen zur Hindurchführung des Druckmittels auf, an welchen ein sich nach radial außen erstreckender Randabschnitt zur Einfassung eines Wälzlagers anschließt. Das Wälzlager nimmt lagerinnenringseitig die Welle auf und ist lageraußenringseitig in die Dichthülse eingesetzt, so dass eine die dynamische Dichtwirkung von in Axialrichtung beidseits des Durchgangskanals angeordnete Dichtringe durch exakt koaxiale Rotation der Welle unterstützt wird.
Die DE 10 2015 215 113 A1 offenbart eine spezielle Ausführungsform einer Dichthülse, welche unter anderem für den Einsatzzweck des vorstehend diskutierten Standes der Technik geeignet ist, mit dem Unterschied, dass die Dichthülse einen nach radial innen verlaufenden Randabschnitt aufweist, woran Wälzkörper von Axiallagermitteln zur Anlage kommen. Der Randabschnitt bildet hülseninnenseitig eine Lauffläche für die Wälzkörper der Axiallagerung aus. Bei einer solchen Dichthülse tritt die fertigungstechnische Problematik auf, dass infolge des Umformprozesses, der gewöhnlich durch Tiefziehen durchgeführt wird, sogenannte Ofenringe im Randabschnitt erzeugt werden, welche es verhindern, dass die insoweit gewählte Oberfläche als Lauffläche für Wälzkörper genutzt werden kann. Daher ist zwingend eine entsprechende Oberflächenbearbeitung, beispielsweise durch Schleifen, erforderlich, um eine hinreichende Laufbahnqualität zu schaffen.
Gemäß dem allgemein bekannten Stand der Technik werden auch zusätzliche Bauteile in Form ebener Unterlegscheiben verwendet, welche die hinreichende Laufbahnqualität schaffen und als Einlegeteile zwischen dem Radialabschnitt und dem Wälzkörper zum Einsatz kommen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichthülse der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass diese trotz Reduzierung des bauteil- und/oder fertigungstechnischen Aufwands eine hinreichende Laufbahnqualität für Wälzkörper von Axiallagermitteln aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Dichthülse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Der Anspruch 7 gibt eine Drehdurchführungsanordnung für Druckmittel, umfassend eine erfindungsgemäße Dichthülse und der Anspruch 8 bezieht sich auf ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer solchen Drehdurchführungsanordnung.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einer aus einem umgeformten Metallblech hergestellten Dichthülse zusätzlich auf der äußeren Seite des Randabschnitts eine ballig oder getellert geformte Axiallagerlaufbahn eingebracht ist. Dies kann vorzugsweise ebenfalls umformtechnisch, nämlich durch Prägen oder dergleichen, erzeugt werden.
Bei einer balligen Axiallagerlaufbahn sind diese zwar im Wesentlichen ebenflächig ausgebildet, weisen jedoch lokal einen zum Wälzbereich hin konvexen Wölbungsabschnitt auf. Dies führt dazu, dass die Wälzkörper im unbelasteten oder niedrig belasteten Zustand reibungsarme kurze Kontakte zu der Lagerlaufbahn aufweisen, wobei mit zunehmender Last die Wölbungsabschnitte einfedern, so dass die Kontaktlänge der Wälzkörper zunimmt. Durch die im Niedriglastbereich kurzen und damit reibungsarmen Kontaktlängen zwischen den Wälzkörpern und der Lagerlaufbahn können die Wälzkörper kinematisch günstig auf der Lagerlaufbahn abrollen. Hierüber wird auch vermieden, dass es, wie bei bisher üblichen ungewölbten Lagerscheiben der Fall, im nahezu lastfreien Zustand zu einem kinematisch unsauberen Abrollen der Wälzkörper auf den Laufbahnen bis hin zum Stillstand der Wälzkörper oder sogar des gesamten Wälzkörperkranzes kommt und die Wälzkörper nur noch über die Laufbahnen gleiten. Durch die mit zunehmender Last beginnende Einfederung bis hin zur kompletten Einfederung bei hinreichend hoher Last wird eine mit der Lagerlast zunehmende tragende Länge der Wälzkontakte erzielt, mithin ist also die Tragfähigkeit der Axiallagerlaufbahn stets gegeben.
Ein ähnlicher Effekt kann auch durch eine getellert geformte Axiallagerlaufbahn erzielt werden, bei welcher der außenradiale Randbereich in Axialrichtung tellerartig hervorsteht, so dass sich im Prinzip eine geneigte Ebene bildet, welche ebenfalls der vorstehend beschriebenen Einfederwirkung unterlegen ist.
Ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Dichthülse mit einem nach radial außen verlaufenden Randabschnitt ausgebildet, so wird diese vorzugsweise durch den Tiefziehrand einer Ronde gebildet, welche als Halbzeug für die Herstellung rotationssymmetrischer Tiefziehteile bereitgestellt wird. Verläuft der Randabschnitt nach radial innen, so wird der Randabschnitt im Zusammenwirken mit der Tiefziehmatrize durch die Stempelstirnseite gebildet.
Zum Tiefziehen sollte vorzugsweise als Metallblech ein härtbares Stahlblech zum Einsatz kommen, was die Voraussetzung dafür bildet, zumindest den Randabschnitt der tiefgezogenen Dichthülse anschließend zu härten, um die erforderliche Lagerlaufbahnqualität zu erzielen.
Die so gefertigte Axiallagerlaufbahn ist zur direkten Anlage von Zylinderrollen, die auch in Form von Nadeln ausgeführt werden können, als Wälzkörper der Axiallagerung vorgesehen.
Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahmen wird vorgeschlagen, dass der Hohlzylinderabschnitt der erfindungsgemäß umgeformten Dichthülse mit mindestens einer Reihe von beabstandet zueinander entlang des Umfangs angeordneten Durchbrüchen versehen ist. Diese Durchbrüche dienen der Druckmitteldurchleitung im Rahmen der Anwendung als Drehdurchführung für Druckmittel, insbesondere Schmiermittel, bei einem Kraftfahrzeuggetriebe oder dergleichen.
Figurenliste
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Reflexion mit dem Stand der Technik anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

1 einen Teillängsschnitt durch eine Dichthülse mit hieran angeordneten Axiallagermittels gemäß dem Stand der Technik,
2 eine in schematischen Details verdeutlichte Umformeigenschaft der Dichthülse gemäß dem Stand der Technik,
3 einen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäß umgeformte Dichthülse, und
4 ein Detail der Dichthülse gemäß 3 im Bereich des sich radial nach außen erstreckenden Randabschnitts.

Gemäß 1 umfasst eine Dichthülse gemäß dem Stand der Technik, welche hier im Rahmen eines kombinierten Radial-Axiallagers zum Einsatz kommt, einen Hohlzylinderabschnitt 1 für den Radiallagerbereich, dem sich ein radial nach außen erstreckender Randabschnitt 2 anschließt. Der Randabschnitt 2 dient der Aufnahme von Axiallagermitteln.
Die Axiallagermittel bestehen aus einem Kranz von Wälzkörpern 3, die hier als Zylinderrollen ausgeführt sind und in einem Lagerkäfig 4 geführt sind. Dabei kommen die Wälzkörper 3 nicht direkt am Randabschnitt 2 zur Anlage, sondern über eine zusätzliche Laufbahnscheibe 5, welche eine hinreichend ebene Laufbahnqualität sicherstellt.
Denn gemäß 2 bildet sich durch den Tiefziehprozess am radial nach außen gerichteten Randabschnitt 2 der Dichthülse eine wellige Struktur, welche fachsprachlich als Ofenringe 6 bezeichnet werden. Durch die Ofenringe 6 ist der Randabschnitt 2 beim Stand der Technik für eine Lagerlaufbahn ungeeignet.
Gemäß 3 wird im Gegensatz hierzu bei der erfindungsgemäßen Lösung der Randabschnitt 2 einer Dichthülse auf der äußeren Seite 7 mit einer balligen Formgebung versehen, vorzugsweise durch den Umformschritt eines Prägens. Ferner ist der Hohlzylinderabschnitt 1 der Dichthülse mit einer Reihe von beabstandet zueinander entlang des Umfangs angeordneten Durchbrüchen 8 versehen, welche einer Druckmitteldurchleitung dienen, falls die Dichthülse im Rahmen einer Drehdurchführungsanordnung für Druckmittel zum Einsatz kommt.
Die 4 illustriert die sich hieraus ergebende gewölbte Formgebung der äußeren Seite 7 des Randabschnitts 2 der Dichthülse. In Richtung der - hier nicht weiter dargestellten - Axiallagermittel findet eine konvexe Auswölbung statt, welche die in dem vorstehenden allgemeinen Teil beschriebenen Einfederungseigenschaften gewährleisten und den Ofenring-Effekt eliminieren.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, eine erfindungsgemäße Dichthülse ohne Durchbrüche für die Fertigung eines kombinierten Radial-Axiallagers oder dergleichen zu verwenden. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass alternativ zu einer ballig geformten Axiallagerlaufbahn 5 auch eine getellert geformte Axiallagerlaufbahn 5 in Betracht kommt.
Bezugszeichenliste

1: Hohlzylinderabschnitt
2: Randabschnitt
3: Wälzkörper
4: Lagerkäfig
5: Laufbahnscheibe
6: Ofenringe
7: äußere Seite
8: Durchbruch

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 10329191 A1 [0003]
DE 102015215113 A1 [0004]

Claims

Dichthülse aus einem umgeformten Metallblech, umfassend einen tiefgezogenen Hohlzylinderabschnitt (1) und einen sich von hier aus nach radial außen oder innen erstreckenden Randabschnitt (2) für hieran zur Anlage kommende Wälzkörper (3) von Axiallagermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich auf der äußeren Seite (7) des Randabschnitts (2) eine ballig oder getellert geformte Axiallagerlaufbahn (5) eingebracht ist.
Dichthülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ballige oder getellerte Formgebung der Axiallagerlaufbahn (5) durch Prägen erzeugt ist.
Dichthülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nach radial außen verlaufende Randabschnitt (2) aus dem Tiefziehrand einer Ronde gebildet ist.
Dichthülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallblech ein härtbares Stahlblech zum Einsatz kommt, wobei zumindest der Randabschnitt (2) gehärtet ausgeführt ist.
Dichthülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallagerlaufbahn (5) zur direkten Anlage von Zylinderrollen als Wälzkörper (3) der Axiallagerung vorgesehen ist.
Dichthülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlzylinderabschnitt (1) mit mindestens einer Reihe von beabstandet zueinander entlang des Umfangs angeordneten Durchbrüchen (8) zur Druckmitteldurchleitung versehen ist.
Drehdurchführungsanordnung für Druckmittel, umfassend eine Dichthülse nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Drehdurchführungsanordnung nach Anspruch 7.