DE102019131451A1

DE102019131451A1 - Zahnradmodul bestehend aus wenigstens einem Zahnrad und zwei Schrägkugellagern

Info

Publication number: DE102019131451A1
Application number: DE102019131451.8A
Authority: DE
Inventors: Christian Willsch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2021-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zahnradmodul (1, 27, 28) bestehend aus wenigstens einem Zahnrad (2, 25, 26) und zwei Schrägkugellagern (3, 4, 31, 32, 33, 34), wobei die jeweilige Außenlaufbahn (7, 8) der Schrägkugellager (3, 4, 31, 32, 33, 34) an dem Zahnrad (2) ausgebildet und die jeweilige Innenlaufbahn (7, 8) an einem Lagerring (11, 12) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnradmodul bestehend aus wenigstens einem Zahnrad und zwei Schrägkugellagern, und wobei ein erstes Schrägkugellager der Schrägkugellager eine erste Reihe Kugeln und ein zweites Schrägkugellager der Schrägkugellager eine zweite Reihe Kugeln aufweist und dabei die Kugeln jeweils zwischen einer radial nach außengewandten Außenlaufbahn und einer radial nach innengewandten Innenlaufbahn angeordnet sind.
Ein derartiges Zahnradmodul ist in DE 10 2007 023 951 A 1 beschrieben. Das Zahnrad ist ein Stirnrad mit einer Stirnverzahnung und ist mit zwei Schrägkugellagern drehbar auf einem als Welle bezeichneten Maschinenelement gelagert. Die Schrägkugellager sind in O-Anordnung gegeneinander angestellt und mittels einer Verschraubung axial gegeneinander vorgespannt.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zahnradmodul der Gattung zu schaffen, welches insbesondere zur Übertragung von Drehmomenten in elektrisch betriebenen Antriebssträngen vorgesehen und optimal an besondere Einbaubedingungen angepasst ist.
Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Schrägkugellager können als eine Sonder-Bauform der Kugellager angesehen werden, die sowohl axiale als auch radiale Belastungen aufnehmen. Bei Schrägkugellagern liegt der Kontaktpunkt an der Innenlaufbahn des Außenrings in einer anderen Radialebene als der Kontaktpunkt an der Außenlaufbahn des Innenrings, d. h., die Kontaktpunkte sind gleichgerichtet mit der Richtung der Rotationsachse des Lagers axial zueinander versetzt. Daraus ergibt sich, dass die durch die Kontaktpunkte und den Kugelmittelpunkte verlaufenden Kontaktlinien der jeweiligen Reihe Kugeln des Schrägkugellagers zur Rotationsachse geneigt verlaufen und die Rotationsachse mit einem vom rechten Winkel abweichenden Druckwinkel an einem gemeinsamen Schnittpunkt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Kugelzentren der jeweiligen Reihe Kugeln in einer gemeinsamen Radialebene liegen.
Der Teilkreis ist ein in der Radialebene liegender und um die Rotationsachse des Schrägkugellagers verlaufender gedachter Kreis, auf dem die Mittelpunkte bzw. Kugelzentren der Kugeln angeordnet sind. Der Hüllkreis ist ein konzentrisch zum Teilkreis angeordneter Kreis, der die Kugeln tangierend radial außen umgibt und der deshalb um das Maß eines Kugeldurchmessers der Kugeln größer ist als der Teilkreis. Die Teilkreise der Reihen unterscheiden sich voneinander oder sind gleich. Die Durchmesser der Kugeln einer Reihe wahlweise beider Reihen sind gleich. Alternativ unterscheiden sich die Durchmesser der Kugeln von Reihe zu Reihe. Die Winkel, mit denen die Kugeln der einen Reihe und wahlweise die Kugeln der anderen Reihe die Rotationsachse des Schrägkugellagers des Zahnradmoduls schneiden sind zueinander gleich. Alternativ können sich diese Winkel der einen Reihe von den Winkeln der anderen Reihe unterscheiden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die jeweilige Außenlaufbahn der Schrägkugellager nicht mehr, wie aus dem Stand der Technik bekannt, an einem Innenring des Schrägkugellagers, sondern direkt an dem Zahnrad ausgebildet ist und dass eine erste der Innenlaufbahnen an einem ersten Lagerring und eine zweite der Innenlaufbahnen an einem zweiten Lagerring ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft eine Gattung von Zahnrädern, die als Zahnradmodul eigenständig im Getriebe gelagert werden. Oft werden durch diese Zahnräder unabhängig von den Zahnrädern rotierende Wellen hindurchgeführt. Daraus ergeben sich von vorneherein relativ große Außenabmessungen der Naben dieser Zahnräder. Die Zahnräder können auch nicht im klassischen Sinne auf einer Welle oder Zapfen aufsitzend gelagert werden, weil ihr Innenraum zur Durchführung der Wellen zur Verfügung stehen muss. Also werden derartige Zahnräder über den Außenumfang der Naben am Gehäuse abgestützt. Die Teilkreise in den dafür eingesetzten Wälzlagern sind deshalb von vorneherein sehr groß. Deshalb kann das erfindungsgemäße Zahnradmodul vorteilhaft in Getrieben mit wenigstens zwei miteinander im Zahneingriff stehenden Zahnrädern, von denen wenigstens ein Zahnrad in einem Zahnradmodul angeordnet ist, zum Beispiel in Antriebssträngen von E-Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, eingesetzt werden.
Aufgrund des großen benötigten Teilkreisdurchmessers sowie gleichzeitig axialen/radialen Lasten und niedrigem Bauraum kommen nach dem intern allgemein bekannten Stand der Technik einreihige Dünnring-Schrägkugellager zum Einsatz. Darunter sind Schrägkugellager zu verstehen, bei denen insbesondere die außen auf der Nabe sitzenden Innenringe relativ geringe Querschnitte aufweisen. Diese sind in der Herstellung sehr teuer, weil diese Bauteile aufgrund ihres großen Durchmessers aber vergleichsweise geringen Querschnitts sich bei der Bearbeitung leicht verformen. Das gilt sowohl für das Handling während der spanabhebenden Bearbeitung und bei deren Wärmebehandlung. Zudem ist aufgrund des geringen Querschnitts ein sicherer Presssitz der Innenringe auf dem Lagersitz nicht in jedem Falle gewährleistet. Der Presssitz zwischen Innenring und Zahnrad ist toleranz- und fehlerbehaftet. Zu geringe Überdeckung zwischen Innenring und Lagersitz führt bei Stahl-Stahl-Kontakt zu Ringwandern bzw. zu Tribokorrosion (Reibrostbildung). Mit einem Zahnradmodul gemäß Erfindung können die vorgenannten Nachteile vermieden werden. Die Innenringe und damit die Probleme bei deren Herstellung entfallen. Damit ist darüber hinaus die Anzahl der Teile des Zahnradmoduls reduziert. Die Innenlaufbahn des einreihigen Schrägkugellagers wird zum Beispiel durch Drehen, Schleifen und Honen direkt auf den jeweiligen Abschnitt der Nabe aufgebracht. Mögliche Fehlerquellen durch den Lagersitz beim Kunden werden vermieden.
Mit einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweilige Außenlaufbahn an einer Nabe des Zahnrades ausgebildet ist. Durch eine derartige Lösung ist vorteilhaft Freiraum für die Bearbeitung der jeweiligen Außenlaufbahn geschaffen.
Der jeweilige Lagerring kann ein Axiallagerring sein oder, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, ist der Lagerring ein Außenring. Unter Außenring ist ein Lagerring zu verstehen, welcher die Kugeln einer oder mehrere Reihen außen umfangsseitig an ihrem Hüllkreis umgibt und welcher eine oder mehrere der Innenlaufbahnen aufweist. Ein derartiger Lagerring gehört zum Standardprogramm eines Wälzlagerherstellers und lässt sich einfachen kostengünstig herstellen.
Der Vorteil einer Nabe an dem Zahnrad ergibt sich auch dadurch, dass diese gegenüber dem eigentlichen Zahnrad, d. h. der Verzahnung, hinsichtlich ihrer axialen und radialen Abmessungen unabhängig gestaltet werden kann. So ist mit einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Verzahnung zumindest einen ersten Abschnitt der Nabe umfangsseitig um die Rotationsachse umlaufend umgibt und dabei zumindest ein zweiter Abschnitt der Nabe axial über die Verzahnung hinaus, d.h. axial weiter hervorsteht. An diesem zweiten Abschnitt ist wenigstens eine der Innenlaufbahnen ausgebildet, sodass die Innenlaufbahn an und um den zweiten Abschnitt außen umfangsseitig um die Rotationsachse verläuft. Auf diese Weise ist die Stützbreite der Lagerung entweder den Bauraumbedingungen oder den Belastungen im Zahneingriff optimal angepasst. Darüber hinaus lässt sich in einen axial aus der Verzahnung hervorragenden Abschnitt der Nabe eine Außenlaufbahn von außen an dem überstehenden Teil der Nabe ungehindert einbringen.
Der Vorteil der beschriebenen Nabe an dem Zahnrad ergibt sich auch dann, wenn an der Gesamtbreite des Zahnrades aus bauraumtechnischen Gründen die axialen Abmessungen der Lagersitze auch berücksichtigt sein müssen. Eine nahezu unabhängig von der Verzahnung gestaltete Nabe lässt hinsichtlich der Einsparung derartigen Bauraums mehr Gestaltungsmöglichkeiten zu. So ist in dem Sinne mit einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass um die Rotationsachse umlaufender Abschnitt einer der Außenlaufbahnen zumindest teilweise von der Verzahnung umfangsseitig umgeben ist. Die Laufbahn an der Nabe benötigt deshalb weniger oder keinen zusätzlichen axialen Bauraum, wodurch die Nabe axial schmaler ausgeführt werden kann. Axialer Bauraum kann auch eingespart werden, wenn gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wenigstens eine der Innenlaufbahnen zumindest teilweise außen umfangsseitig um die Rotationsachse umlaufend von der Verzahnung umgeben ist. Der jeweilige Lagerring, an dem die Innenlaufbahn ausgebildet ist, taucht also axial zumindest teilweise in das Zahnrad radial unterhalb der Verzahnung ein.
Weiterer Ausgestaltungen der Erfindung betreffen die unsymmetrische Anordnung im Zahnradmodul in dem Sinne, dass das Zahnrad bzw. die Kontaktpunkte der Verzahnung für den Zahnkontakt mit einem weiteren Zahnrad gegenüber der optimalen „Mitte“ zwischen den beiden Lagerreihen axial versetzt sind. D. h., dass die erste Reihe Kugeln zumindest anteilig radial zwischen der Verzahnung des Zahnrades und konzentrisch zur Verzahnung um die Rotationsachse angeordnet und dabei zumindest anteilig von der radial zu den Kugeln beabstandeten Verzahnung umgeben ist. Dem entgegen ist die zweite Reihe Kugeln axial und radial von der Verzahnung entfernt und dabei nicht von der Verzahnung umgeben, wie das aus einer Ausgestaltung der Erfindung hervorgeht. Die gedachte Radialebene, in welcher der Teilkreis der zweiten Kugelreihe verläuft, verläuft in diesem Fall mit einem Abstand axial neben der Verzahnung mit einem Abstand zu einer Stirnseite des Zahnrades. Die Außenlaufbahn an der Nabe steht dabei zumindest teilweise axial aus dem Zahnrad hervor.
In einer Ausgestaltung der Erfindung geht also ein erster Abschnitt der Nabe des Zahnrads in radialer Richtung in das Zahnrad über und ist damit vollständig von der Verzahnung umgeben. Zugleich oder alternativ verläuft ein axial zu dem ersten Abschnitt benachbarter zweiter Abschnitt der Nabe axial versetzt zu der Verzahnung des Zahnrads neben dem Zahnrad. Im Sinne der Bauraumreduzierung an unsymmetrisch ausgebildeten Zahnrädern ist außerdem mit einer Ausgestaltung der Erfindung in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass der Abstand, mit dem die Radialebene axial von der Stirnseite weg angeordnet ist, kleiner oder gleich der Stützweite zwischen den beiden Lagerstellen ist. Die Stützbreite (erster Abstand) ergibt sich aus einer Summe der Breite der Verzahnung und dem (zweiten Abstand), mit dem der Teilkreis der Kugelreihe von der Stirnseite entfernt ist. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Kugeln der ersten Reihe radial umfangsseitig zumindest teilweise von dem ersten Abschnitt der Nabe umgeben sind und die Kugeln der zweiten Reihe von dem zweiten Abschnitt der Nabe umgeben sind. Mit anderen Worten heißt das, dass eine Reihe der Kugeln von der Verzahnung außen umfangsseitig umgeben ist aber die andere jedoch nicht. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Radialebene, in welcher sich der Teilkreis einer der Kugelreihen befindet und eine Radialebene, in welcher der Zahnkontakt der Verzahnung im Betriebszustand im Idealfall verlaufen sollte, derart axial eng beieinanderliegen, das deren axialer Abstand kleiner ist als die Hälfte des axialen Abstands zwischen den beiden Reihen.
Um einen möglichst großen Stützabstand zwischen den beiden Lagerstellen zu erzielen, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Abstand der beiden Ebenen, in denen die Teilkreise der Reihenkugeln verlaufen, größer ist als die Breite der Verzahnung.
Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden Schrägkugellager in einer X-Anordnung gegeneinander angestellt sind - alternativ wäre auch eine O-Anordnung denkbar. In einer X-Anordnung schneiden die durch die ersten Kugelzentren der ersten Reihe Kugeln verlaufenden und zur Rotationsachse mit einem Winkel ungleich 90° geneigten erste Kontaktlinien der ersten Kugeln des ersten Schrägkugellagers sich mit den durch die zweiten Kugelzentren verlaufenden und zur Rotationsachse mit einem Winkel ungleich 90° geneigten zweiten Kontaktlinien der zweiten Kugeln des zweiten Schrägkugellagers in einem gemeinsamen Schnittpunkt. Der Schnittpunkt liegt axial zwischen der ersten Radialebene und der zweiten Radialebene, also axial zwischen den beiden Schrägkugellagern, auf der Rotationsachse. In einer O-Anordnung dagegen schneiden sich die Kontaktlinien der ersten Kugelreihe in einem gemeinsamen ersten Schnittpunkt auf der Rotationsachse und die Kontaktlinien der zweiten Kugelreihe gemeinsam auf einem weiteren axial zu dem ersten Schnittpunkt beabstandeten zweiten Schnittpunkt. Der Einsatz von Schrägkugellagern mit X-Anordnung in einem derartigen Zahnradmodul vereinfacht die Herstellung der Außenlaufbahnen auf der Nabe.
Es ist weiterhin mit einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen den Kugeln sowie dem Innenring und dem Außenring ein mit der Rotationsachse des Schrägkugellagers gleichgerichtetes axiales Spiel ausgebildet ist, wobei das Zahnrad innerhalb dieses Spiels axial gegenüber dem fest auf dem Maschinenelement sitzenden Innenring axial beweglich ist. Auf aufwändige Mittel, welche gewöhnlich zur axialen Verspannung der Schrägkugellager gegeneinander verwendet werden, kann verzichtet werden. Die Anzahl der Teile verringert sich genauso wie sich dadurch die Kosten für die Herstellung eines derartigen Zahnradmoduls gegenüber dem Stand der Technik verringern. Die zusätzlichen Bauteile, wie zum Beispiel Muttern auf Gewinden, entfallen, wodurch der axiale Bauraum durch ein erfindungsgemäßes Zahnradmodul reduziert ist. Der vorgespannte Kontakt der Kugeln innerhalb der jeweiligen Reihe und den Kugelrillen ist durch die am Zahnrad wirkenden Axialkräfte abgesichert. Eventuelle Differenzen in den Spielen zwischen den Reihen sind im Betrieb des Zahnradmoduls durch die in der Lagerstelle vorherrschende Dynamik über die „natürlichen“ Kippmomente in der Lagerung ausreichend ausgeglichen.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Zahnradmodul 1 entlang eine Rotationsachse 16;
1a und 1b jeweils ein in 1 mit X bzw. Z markiertes Detail in einer vergrößerten aber nicht maßstäblichen Darstellung.
2 eine längs geschnittene Gesamtansicht des Zahnradmoduls 1 nach 1 und
3 ein Ausführungsbeispiel eines Getriebes 30, in welchem weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Zahnradmodulen 27 bzw. 28 in einer Wirkverbindung dargestellt sind. Die Darstellung nach 3 ist schematisch und stark vereinfacht.

1 und 2 - Das Zahnradmodul 1 besteht aus einem Zahnrad 2 und zwei Schrägkugellagern 3 und 4. Das erste Schrägkugellager 3 weist eine erste Reihe Kugeln 5 auf. Das zweite Schrägkugellager 4 ist mit einer zweiten Reihe Kugeln 6 versehen. Die Kugeln 5 und 6 sind jeweils zwischen einer radial nach außengewandten Außenlaufbahn 7 bzw. 8 und einer radial nach innengewandten Innenlaufbahn 9 und 10 angeordnet. Die jeweilige Außenlaufbahn 7 bzw. 8 ist an dem Zahnrad 2 ausgebildet. Eine erste Innenlaufbahn 9 ist an einem ersten Lagerring 11 und eine zweite Innenlaufbahn 10 ist an einem zweiten Lagerring 12 ausgebildet.
Das Zahnrad 2 ist aus einer Nabe 15 gebildet, welche mit wenigstens einer Verzahnung 21 verbundenen ist. Die jeweilige Außenlaufbahn 7 bzw. 8 ist an der Nabe 15 ausgebildet.
1a und 1b - Die Lagerringe 11 und 12 sind Außenringe 13 bzw. 14. Jeder Außenring 13 bzw. 14 weist eine Innenlaufbahn 9 bzw. 10 auf, die jeweils an einer Kugelrille ausgebildet ist. Der jeweilige Außenring 13 bzw. 14 umgibt jeweils eine Reihe der Kugeln 5 bzw. 6.
1 und 2 - Die Verzahnung 21 umgibt einen ersten Abschnitt 19 der Nabe 15 umfangsseitig um die Rotationsachse 16 umlaufend. Jeweils ein zweiter Abschnitt 20 der Nabe 15 steht links- und rechtsseitig axial weiter vor als die Verzahnung 21. Die Innenlaufbahn 9 bzw. 10 verläuft um den zweiten Abschnitt 20 außen umfangsseitig um die Rotationsachse 16. Die Innenlaufbahn 9 ist teilweise außen umfangsseitig um die Rotationsachse 16 umlaufend von der Verzahnung 21 umgeben und umgibt den Abschnitt 20 linksseitig im Bild. Die Innenlaufbahn 10 umgibt den rechtsseitig im Bild dargestellten Abschnitt 20. Ein um die Rotationsachse 16 umlaufender axialer Abschnitt der Außenlaufbahn 7 ist von der Verzahnung 21 umgeben. Etwa die zur gegenüberliegenden zweiten Reihe gewandte Hälfte jeder Kugel 5 der ersten Reihe Kugeln 5 ist radial von der Verzahnung 21 des Zahnrades 2 umgeben. Die zweite Reihe Kugeln 6 ist axial und radial von der Verzahnung 21 entfernt und axial zu dieser versetzt - ist also nicht von der Verzahnung umgeben.
1, 1a und 1b - Die ersten Kugeln 5 folgen einander auf einem Teilkreis mit dem Durchmesser D1 umfangsseitig zueinander benachbart. Der Teilkreis der ersten Kugeln 5 liegt in einer ersten Radialebene E1, welche senkrecht von der Rotationsachse 16 durchstoßen ist. Die zweiten Kugeln 6 folgen einander auf einem Teilkreis mit dem Teilkreisdurchmesser D2 umfangsseitig zueinander benachbart. Der Teilkreis der zweiten Kugeln 6 liegt in einer zweiten Radialebene E2, welche parallel zur ersten Teilkreisebene E2 verläuft.
1a und 1b - Die Kugeln 5 der ersten Reihe laufen an der ersten Außenlaufbahn 7 und der ersten Innenlaufbahn 9 ab. Das jeweilige Zentrum 5a der jeweiligen ersten Kugel 5 liegt auf dem Teilkreis mit dem Teilkreisdurchmesser D1, dessen Mittelpunkt senkrecht von der Rotationsachse 16 durchstoßen ist und welcher in einer gedachten und senkrecht von der Rotationsachse durchstoßenen ersten Radialebene E1 verläuft. Die Kugeln 6 der zweiten Reihe laufen an der zweiten Außenlaufbahn 8 und der zweiten Innenlaufbahn 10 ab. Das jeweilige Zentrum 6a der jeweiligen Kugel 6 liegt auf dem Teilkreis, dessen Mittelpunkt senkrecht von der Rotationsachse 16 durchstoßen ist und welcher in einer gedachten und zur Radialebene E1 parallelen Radialebene E2 verläuft. Die Außenlaufbahnen 7 und 8 und sowie Innenlaufbahnen 9 und 10 sind als Kugelrillen ausgeführt. Die Kontaktlinien 23 bzw. 24 und des jeweiligen Schrägkugellagers 3 bzw. 4 verlaufen mit Bezug zur Rotationsachse 16 zueinander geneigt.
1 - Die Kontaktlinien 23 bzw. 24 und des jeweiligen Schrägkugellagers 3 bzw. 4 verlaufen zueinander und zur Rotationsachse 16 geneigt. Die jeweilige Kontaktlinie 23 bzw. 24 schneidet die Rotationsachse 16 in einem Schnittpunkt S. In 1 sind, durch die Schnittdarstellung bedingt, lediglich in der Darstellung oberhalb und unterhalb der Rotationsachse 16 jeweils nur eine erste Kugel 5 und eine zweite Kugel 6 sichtbar dargestellt. Dementsprechend ist jeweils auch nur eine Kontaktlinie 23 für die erste Reihe Kugeln 5 und nur eine Kontaktlinie 24 für die zweite Reihe Kugeln 6 in der Darstellung nach 1 oberhalb und unterhalb der Rotationsachse 16 gezogen. Insgesamt ist jedoch jeder Kugel 5 der ersten Reihe eine Kontaktlinie 23 und jeder Kugel 6 der zweiten Reihe eine Kontaktlinie 24 zugeordnet. Die Kontaktlinien 23 der Kugeln 5 der ersten Reihe schneiden die Rotationsachse 16 an einem gemeinsamen Schnittpunkt S genauso wie die Kontaktlinien 24 der Kugeln 6.
1a und 1b - Die jeweilige Kontaktlinie 23 bzw. 24 markiert jeweils einen ersten Kontaktpunkt 44 bzw. 46 an der Außenlaufbahn 7 bzw. 8 und einen zweiten Kontaktpunkt 45 bzw. 47 an der Innenlaufbahn 9 bzw. 10 der jeweilige Kontaktpunkt 44, 45, 46 bzw. 47 markiert die Lage des Wälzkontakts im Betrieb unter Last sowie bei idealer Ausrichtung die Lage des Wälzkontakts der jeweiligen Kugel 5 bzw. 6 mit der jeweiligen Innen- bzw. Außenlaufbahn 7, 8, 9 bzw. 10.
Das jeweilige Schrägkugellager 3 bzw. 4 ist also dadurch definiert, dass jeder der Kontaktpunkte 44, 45, 46 bzw. 47 als Schnittpunkt der jeweiligen Kontaktlinie 23 bzw. 24 radial höher als der in den Darstellungen der 1a und 1b im Grund der Kugelrille liegende Scheitelpunkt 48, 49, 50 oder 51 der Kugelrille der jeweiligen Außenlaufbahn 7 bzw. 8 oder Innenlaufbahn 9 bzw. 10 liegt. Die Scheitelpunkte 48, 49, 50 oder 51 liegen im Idealfall jeweils in einer der Radialebenen E1 bzw. E2.
1 - Die beiden Reihen Kugeln 5 und 6 sind über die Lagerringe 11 bzw. 12 und die Innenlaufbahnen 9 bzw. 10 in X-Anordnung gegeneinander angestellt, jedoch axial nicht gegeneinander vorgespannt. Die X-Anordnung ist mit den sich im Schnittpunkt S kreuzenden Kontaktlinien 23 und 24 symbolisiert. Daraus ergibt sich, dass zwischen den Kugeln 5 der ersten Reihe und den Kugelrillen innen und außen, also zwischen den Kugeln 5 und der Innenlaufbahn 9 sowie der Außenlaufbahn 7 sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung ein zeichnerisch nicht dargestelltes Bewegungsspiel verbleibt. Gleiches gilt für die Kugeln 6 der zweiten Reihe und den Kugelrillen innen und außen. Es ist also zwischen den Kugeln 6 und der Innenlaufbahn 10 sowie der Außenlaufbahn 8 sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung ein Bewegungsspiel vorhanden.
Die Verzahnung 21 weist eine axiale Breite B auf. Der erste Abstand A1, also der Abstand zwischen den Radialebenen E1 und E2 ist größer als die Breite B. Die Radialebene E2 schließt sich mit einem zweiten Abstand A2 in axialer Richtung zu einer Stirnseite 22 des Zahnrades 2 beabstandet an die Verzahnung 21 an. Der zweite Abstand A2 ist kleiner oder gleich der Breite B, wobei sich der erste Abstand A1 aus einer Summe der Breite B und dem zweiten Abstand A2 ergibt.
Der erste Durchmesser D1 des ersten Teilkreises ist gleich dem zweiten Durchmesser des zweiten Teilkreises D2.
3 - In 3 ist ein Getriebe 30 mit drei miteinander im Zahneingriff stehenden Zahnrädern 25, 26 und 52 dargestellt. Das Zahnrad 52 ist nicht vollständig abgebildet und steht im Zahneingriff mit dem Zahnrad 25. Das Zahnrad 25 steht außerdem noch im Zahneingriff mit dem Zahnrad 26. Die Zahnräder 25 und 26 sind Bestandteil von Ausführungsbeispielen der Zahnradmodule 27 und 28, welche gemeinsam in einem nur teilweise dargestellten Gehäuse 29 gelagert sind. Die Zahnradmodul 27 und 28 weisen jeweils eine Wellendurchführung 53 bzw. 54 jeweils für eine Welle 55 bzw. 56 auf, welche durch Durchgangsbohrungen in den jeweiligen Zahnrädern 25 und 26 gebildet sind.
3 zusammen mit 1a, 1b - Das Zahnradmodul 27 besteht dem Zahnrad 25 und zwei Schrägkugellagern 31 und 32. Die Schrägkugellager 31 und 32 sind in 3 nur als Symbole dargestellt. Es ist jedoch davon auszugehen, dass deren Aufbau und Anordnung den in den 1a und 1b gezeigten Schrägkugellagern 3 und 4 entspricht. Das Zahnrad 25 ist aus einer Nabe 38 gebildet, welche mit wenigstens einer Verzahnung 35 verbundenen ist. Die jeweilige Außenlaufbahn 7 bzw. 8 der Schrägkugellager 31 und 32 ist, wie mit den 1a bzw. 1b dargestellt ist, an der Nabe 38 ausgebildet. Die Verzahnung 35 umgibt einen ersten Abschnitt 38a der Nabe 38 umfangsseitig um die Rotationsachse 40 umlaufend. Außerdem steht links- und rechtsseitig der Verzahnung 35 jeweils ein zweiter Abschnitt 38b und 42 der Nabe 38 axial über die Verzahnung 35 hinaus, d.h. in axialer Richtung weiter hervor als die Verzahnung 35. Die jeweilige in 3 nicht extra dargestellte Innenlaufbahn 9 bzw. 10 (siehe 1a und 1b) verläuft jeweils um den zweiten Abschnitt 38b bzw. 42 außen umfangsseitig um die Rotationsachse 40.
Das Zahnradmodul 28 besteht aus wenigstens einem Zahnrad 26 und zwei Schrägkugellagern 33 und 34. Die Schrägkugellager 33 und 34 sind nur als Symbole dargestellt. Es ist jedoch davon auszugehen, dass deren Aufbau und Anordnung den in 1 gezeigten Schrägkugellagern 3 und 4 entspricht. Das Zahnrad 26 ist aus einer Nabe 39 gebildet, welche mit wenigstens einer Verzahnung 36 verbundenen ist. Die jeweilige Außenlaufbahn 7 bzw. 8 der Schrägkugellager 33 und 34 ist, wie mit den 1a bzw. 1b dargestellt ist, an der Nabe 39 ausgebildet.
Die Verzahnung 36 umgibt einen ersten Abschnitt 39a der Nabe 39 umfangsseitig um die Rotationsachse 41 umlaufend. Außerdem steht links- und rechtsseitig der Verzahnung 36 jeweils ein zweiter Abschnitt 39b und 43 der Nabe 39 axial über die Verzahnung 36 hinaus, d.h. axial weiter hervor als die Verzahnung 36. Die jeweilige in 3 nicht extra dargestellte Innenlaufbahn 9 bzw. 10 (siehe 1a und 1b) verläuft jeweils um den zweiten Abschnitt 39b bzw. 43 außen umfangsseitig um die Rotationsachse 41.
Der Teilkreisdurchmesser D1 des Schrägkugellagers 31 ist gleich dem Teilkreisdurchmesser D2 des Schrägkugellagers 32. Der Teilkreisdurchmesser D3 des Schrägkugellagers 33 ist größer als der Teilkreisdurchmesser D4 des Schrägkugellagers 34.
Bezugszeichenliste

1: Zahnradmodul
2: Zahnrad
3: Schrägkugellager
4: Schrägkugellager
5: Kugel
5a: Zentrum der Kugel
6: Kugel
6a: Zentrum der Kugel
7: Außenlaufbahn
8: Außenlaufbahn
9: Innenlaufbahn
10: Innenlaufbahn
11: erster Lagerring
12: zweiter Lagerring
13: erster Außenring
14: zweiter Außenring
15: Nabe
16: Rotationsachse des Zahnrades
17: erstes Kugelzentrum
18: zweites Kugelzentrum
19: erster Abschnitt der Nabe
20: zweite Abschnitt der Nabe
21: Verzahnung
22: Stirnseite
23: erste Kontaktlinie
24: zweite Kontaktlinie
25: Zahnrad
26: Zahnrad
27: Zahnradmodul
28: Zahnradmodul
29: Gehäuse
30: Getriebe
31: Schrägkugellager
32: Schrägkugellager
33: Schrägkugellager
34: Schrägkugellager
35: Verzahnung
36: Verzahnung
37: Verzahnung
38: Nabe
38a: erster Abschnitt der Nabe
38b: zweiter Abschnitt der Nabe
39: Nabe
39a: erster Abschnitt der Nabe
39b: zweiter Abschnitt der Nabe
40: Rotationsachse
41: Rotationsachse
42: zweiter Abschnitt der Nabe
43: zweiter Abschnitt der Nabe
44: erster Kontaktpunkt
45: zweiter Kontaktpunkt
46: erster Kontaktpunkt
47: zweiter Kontaktpunkt
48: Scheitelpunkt
49: Scheitelpunkt
50: Scheitelpunkt
51: Scheitelpunkt
52: Zahnrad
53: Wellendurchführung
54: Wellendurchführung
55: Welle
56: Welle
A1: Abstand der Ebenen
A2: Abstand von der Stirnseite
B: Breite der Verzahnung
D1: Teilkreisdurchmesser
D2: Teilkreisdurchmesser
D3: Teilkreisdurchmesser
D4: Teilkreisdurchmesser
E1: Radialebene
E2: Radialebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007023951 A [0002]

Claims

Zahnradmodul (1, 27, 28) bestehend aus wenigstens einem Zahnrad (2, 25, 26) und zwei Schrägkugellagern (3, 4, 31, 32, 33, 34), und wobei ein erstes Schrägkugellager (3, 31, 33) der Schrägkugellager (3, 4, 31, 32, 33, 34) eine erste Reihe Kugeln (5) und ein zweites Schrägkugellager (4) der Schrägkugellager (3, 4, 31, 32, 33, 34) eine zweite Reihe Kugeln (6) aufweist und dabei die Kugeln (5, 6) jeweils zwischen einer radial nach außengewandten Außenlaufbahn (7, 8) und einer radial nach innengewandten Innenlaufbahn (9, 10) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Außenlaufbahn (7, 8) an dem Zahnrad (2) ausgebildet ist und dass eine erste Innenlaufbahn (7) der Innenlaufbahnen (7, 8) an einem ersten Lagerring (11) und eine zweite Innenlaufbahn (8) der Innenlaufbahnen (9, 10) an einem zweiten Lagerring (12) ausgebildet ist.
Zahnradmodul (1, 27, 28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (2, 25, 26) zumindest aus einer Nabe (15, 38, 39) gebildet ist, welche mit wenigstens einer Verzahnung (21, 35, 36) verbundenen ist, wobei die jeweilige Außenlaufbahn (7, 8) an der Nabe (15, 38, 39) ausgebildet ist.
Zahnradmodul (1, 27, 28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Lagerringe (11, 12) ein Außenring (13, 14) ist, welcher eine der Innenlaufbahnen (9, 10) aufweist, wobei der jeweilige Außenring (13, 14) jeweils eine Reihe der Kugeln (5, 6) umfangsseitig um eine Rotationsachse (16, 40, 41) des Zahnrades (2, 25, 26) umlaufend außen umgibt und konzentrisch zu der Rotationsachse (16, 40, 41) angeordnet ist.
Zahnradmodul (1, 27, 28) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass die Verzahnung (21, 35, 36) zumindest einen ersten Abschnitt (19, 38a, 39a) der Nabe (15, 38, 39) umfangsseitig um die Rotationsachse (16, 40, 41) umlaufend umgibt und dabei zumindest ein zweiter Abschnitt (20, 38b, 39b, 42, 43) der Nabe (15) axial über die Verzahnung (21, 35, 36) hinaus, d.h., axial weiter hervor steht, wobei wenigstens eine der Innenlaufbahnen (9, 10) um den zweiten Abschnitt (20, 38b, 39b, 42, 43) außen umfangsseitig um die Rotationsachse (16, 40, 41) verläuft.
Zahnradmodul (1) nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Innenlaufbahnen (9, 10) zumindest teilweise außen umfangsseitig um die Rotationsachse (16) umlaufend von der Verzahnung (21) umgeben ist.
Zahnradmodul (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens um die Rotationsachse (16) umlaufender Abschnitt einer der Außenlaufbahnen (7, 8) von der Verzahnung (21) umgeben ist.
Zahnradmodul (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, in welchem die Kugeln (5) in Umfangsrichtung um die Rotationsachse (16) mit ihren ersten Kugelzentren (17) auf einem gedachten ersten Teilkreis mit einem ersten Durchmesser (D1) liegen und dabei der erste Teilkreis in einer senkrecht von der Rotationsachse (16) durchstoßenen gedachten ersten Radialebene (E1) verläuft und in welchem die Kugeln (6) in Umfangsrichtung um die Rotationsachse (16) mit ihren Kugelzentren (18) auf einem gedachten zweiten Teilkreis mit einem zweiten Durchmesser (D2) liegen und dabei der zweite Teilkreis in einer senkrecht von der Rotationsachse (16) durchstoßen gedachten zweiten Radialebene (E2) verläuft und wobei die Radialebenen (E1, E2) um einen ersten Abstand (A1) axial zueinander beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Radialebene (E1, E2) der Radialebenen (E1, E2) sich mit einem zweiten Abstand (A2) in axialer Richtung zu einer Stirnseite (22) des Zahnrades (2) beabstandet an die Verzahnung (21) anschließt.
Zahnradmodul (1) nach Anspruch 7 mit einer Verzahnung (21) einer axialen Breite (B), dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abstand (A1) größer ist als die Breite B.
Zahnradmodul (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abstand (A2) kleiner oder gleich dem ersten Abstand (A1) ist, wobei sich der erste Abstand (A1) aus einer Summe der Breite (B) und dem zweiten Abstand (A2) ergibt.
Zahnradmodul (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchmesser (D1) des ersten Teilkreises gleich dem zweiten Durchmesser (D2) ist.
Zahnradmodul (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch die ersten Kugelzentren (17) verlaufende erste Kontaktlinien (23) der ersten Kugeln (5) des ersten Schrägkugellagers (3) sich mit durch die zweiten Kugelzentren (18) verlaufenden zweiten Kontaktlinien (24) der zweiten Kugeln (6) des zweiten Schrägkugellagers (4) in einem gemeinsamen Schnittpunkt (S) schneiden, wobei der Schnittpunkt (S) axial zwischen der ersten Radialebene (E 1) und der zweiten Radialebene (E 2) auf der Rotationsachse (16) liegt.
Getriebe (30) mit wenigstens zwei miteinander im Zahneingriff stehenden Zahnrädern (2, 25, 26), von denen wenigstens ein Zahnrad (2, 25, 26) in einem Zahnradmodul (1, 27, 28) nach Anspruch 1 angeordnet ist.