DE102019206268A1 - Hub arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Nabenanordnung (10), umfassend eine Achse (12) und eine Nabe (14), die mittels zweier einen Ölverteilraum (30) axial begrenzender Lager (16, 18) auf der Achse (12) gelagert ist, wobei die Achse (12) einen in den Ölverteilraum (30) mündenden Ölzuführkanal (121) aufweist und der Ölverteilraum (30) nach radial außen durch einen Verteilraummantel begrenzt ist.Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Verteilraummantel über seinen Umfang verteilte, abwechselnd umgekehrt axial ausgerichtete Öl-Axialleitstrukturen aufweist.The invention relates to a hub arrangement (10) comprising an axle (12) and a hub (14) which is mounted on the axle (12) by means of two bearings (16, 18) axially delimiting an oil distribution space (30), wherein the axis (12) has an oil feed channel (121) opening into the oil distribution space (30) and the oil distribution space (30) is delimited radially outward by a distribution space jacket. The invention is characterized in that the distribution space jacket is distributed over its circumference, alternately vice versa having axially aligned oil axial guide structures.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Nabenanordnung, umfassend eine Achse und eine Nabe, die mittels zweier einen Ölverteilraum axial begrenzender Lager auf der Achse gelagert ist, wobei die Achse einen in den Ölverteilraum mündenden Ölzuführkanal aufweist und der Ölverteilraum nach radial außen durch einen Verteilraummantel begrenzt ist.The invention relates to a hub arrangement comprising an axle and a hub which is mounted on the axle by means of two bearings axially delimiting an oil distribution space, the axle having an oil supply channel opening into the oil distribution space and the oil distribution space being delimited radially outward by a distribution space jacket .
Derartige Nabenanordnungen finden Anwendung in Getrieben von Kraftfahrzeugen der Anmelderin.Such hub arrangements are used in the transmissions of motor vehicles of the applicant.
In der Automobiltechnik, insbesondere in komplexen Getrieben, finden drehende Naben, die mittels Lagern auf einem gehäusefesten Achsstummel oder auch auf einer im Hinblick auf die Nabe als Achse wirkenden, anderweitig gelagerten Welle gelagert sind, vielfach Einsatz. Selbst bei axial kurzen Naben erfolgt die Lagerung regelmäßig über zwei axial beabstandete Lager, jeweils umfassend eine rotativ an der Achse fixierte Innenschale, eine rotativ an der Nabe fixierte Außenschale und einen Satz zwischen den Schalen angeordneter Wälzkörper. Diese Lager bedürfen bei Betrieb der Kühlung und Schmierung. Hierzu wird ihnen Öl zugeführt, welches durch einen in oder an der Achse angeordneten und zwischen den Lagern mündenden Ölzuführkanal zugeführt wird. Der Bereich, der sich axial zwischen den beiden Lagern und radial zwischen der Achse und der Welle erstreckt, wird als Ölverteilraum bezeichnet. Seine radial äußere Wandung wird hier als Verteilraummantel bezeichnet. Das über den Ölzuführkanal in den Ölverteilraum eingebrachte Öl verteilt sich seitlich auf die beiden Lager.In automotive engineering, especially in complex transmissions, rotating hubs that are mounted by means of bearings on a stub axle fixed to the housing or on a shaft that is otherwise mounted and that acts as an axis with respect to the hub are widely used. Even with axially short hubs, the bearings are regularly supported by two axially spaced bearings, each comprising an inner shell fixed in rotation on the axle, an outer shell fixed in rotation on the hub and a set of rolling elements arranged between the shells. These bearings require cooling and lubrication during operation. For this purpose, oil is supplied to them, which is supplied through an oil supply channel arranged in or on the axle and opening between the bearings. The area that extends axially between the two bearings and radially between the axis and the shaft is referred to as the oil distribution space. Its radially outer wall is referred to here as the distribution chamber jacket. The oil brought into the oil distribution chamber via the oil supply channel is distributed laterally between the two bearings.
Diese Ölverteilung kann bei Hochleistungsgetrieben insbesondere in extremen Fahrsituationen (hohe Drehzahl, Schrägstellung des Fahrzeugs, Abbremsen oder Beschleunigen etc.) kritisch sein. Auch kann es konstruktionsbedingt wünschenswert sein, die beiden Lager mit unterschiedlichen Ölmengen zu versorgen. Die rein durch die Lagerbewegung und die Schwerkraft erzeugte Ölverteilung in die Lager genügt häufig nicht. Es sind daher spezielle Ölspritzeinrichtungen bekannt, die das Öl gezielt an die besonders kühl- und schmierbedürftigen Stellen spritzen. Derartige Einrichtungen sind jedoch technisch aufwendig und teuer.This oil distribution can be critical in high-performance transmissions, especially in extreme driving situations (high speed, inclined position of the vehicle, braking or acceleration, etc.). Due to the design, it can also be desirable to supply the two bearings with different amounts of oil. The oil distribution into the bearings, which is generated purely by the bearing movement and gravity, is often not sufficient. Special oil spray devices are therefore known which spray the oil in a targeted manner at the points that are particularly in need of cooling and lubrication. Such devices are, however, technically complex and expensive.
Aus der
Aus der
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Nabenanordnung derart weiterzubilden, dass eine zuverlässigere und bedarfsgerechtere Ölverteilung erzielt wird.It is the object of the present invention to develop a generic hub arrangement in such a way that a more reliable and needs-based oil distribution is achieved.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Verteilraummantel über seinen Umfang verteilte, abwechselnd umgekehrt axial ausgerichtete Öl-Axialleitstrukturen aufweistThis object is achieved in connection with the features of the preamble of claim 1 in that the distribution space jacket has oil axial guide structures distributed over its circumference and alternately axially oriented in reverse
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Preferred embodiments are the subject of the dependent claims.
Der zentrale Aspekt der Erfindung besteht darin, den Verteilraummantel, d.h. die radial äußere Wandung des Ölverteilraums, mit Strukturen zu versehen, durch welche das Öl im gewünschten Maß nach axial außen, d.h. zu den Lagern geleitet wird. Die Erfindung nutzt dabei den Umstand aus, dass bei einer Nabenanordnung der Verteilraummantel prinzipbedingt rotiert, sodass an ihm anhaftendes Öl einer erheblichen Zentrifugalkraft unterliegt. Durch geeignete Schrägstellung der Öl-Axialleitstrukturen kann diese auf das Öl wirkende Zentrifugalkraft in eine Axialkraft umgelenkt werden, die es nach axial außen in die Lager, d.h. an die Stellen, wo es benötigt wird, treibt. Es sind daher keine aktiven Spritzeinrichtungen für das Öl erforderlich. Es genügt, wenn es über den Ölzuführkanal in hinreichender Menge und mit hinreichendem Druck in den Ölverteilraum eingebracht wird, sodass es den Verteilraummantel erreicht. Die dortigen, passiven Ölleitstrukturen werden durch die Zentrifugalkraft quasi „aktiviert“ sodass eine aktive Ölverteilung in die schmier- und kühlbedürftigen Lagerbereiche erfolgt.The central aspect of the invention is to provide the distribution space jacket, ie the radially outer wall of the oil distribution space, with structures through which the oil is guided axially outwards, ie to the bearings, to the desired extent. The invention makes use of the fact that, in the case of a hub arrangement, the distribution space jacket rotates due to the principle involved, so that oil adhering to it is subject to a considerable centrifugal force. By suitably inclining the oil axial guide structures, this centrifugal force acting on the oil can be deflected into an axial force that drives it axially outward into the bearings, ie to the points where it is needed. There is therefore no need for active spray devices for the oil. It is sufficient if it is introduced into the oil distribution space via the oil supply duct in sufficient quantity and with sufficient pressure so that it reaches the distribution space jacket. The passive oil guide structures there are quasi "activated" by the centrifugal force an active oil distribution takes place in the bearing areas that require lubrication and cooling.
In Umfangsrichtung wechseln die Ausrichtungen der Öl-Axialleitstrukturen einander ab, sodass beide Lager mit Öl versorgt werden können. Unabhängig von der speziellen Form der Öl-Axialleitstrukturen ist der Begriff „abwechselnd“ hier weit zu verstehen und umfasst nicht nur Varianten, bei denen jeweils genau eine einerseits orientierte Struktur mit genau einer andererseits orientierten Struktur abwechselt. Auch Varianten, in denen sich Gruppen von gleichgerichteten Strukturen abwechseln, sollen von dem Begriff umfasst sein.The orientations of the oil axial guide structures alternate in the circumferential direction, so that both bearings can be supplied with oil. Regardless of the special shape of the oil axial guide structures, the term “alternating” is to be understood broadly and not only includes variants in which exactly one structure that is oriented on the one hand alternates with one structure that is oriented on the other. Variants in which groups of structures in the same direction alternate should also be covered by the term.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Verteilraummantel als ein sich beidseitig an den äußeren Lagerschalen der beiden Lager abstützender Ölleitring gebildet. Ein solches Bauteil, dass beispielsweise aus Metall als Stanzteil oder, bevorzugt, als Kunststoffteil, insbesondere Kunststoff-Spritzgussteil, ausgebildet sein kann, lässt sich ohne großen Montageaufwand bei der Montage der Nabenanordnung zwischen den beiden Lagern einsetzen. Es ist kostengünstig produzierbar und in Montageendstellung ausgesprochen bauraumsparend.In a preferred embodiment of the invention, the distribution space jacket is formed as an oil guide ring supported on both sides on the outer bearing shells of the two bearings. Such a component, which can be made of metal as a stamped part or, preferably, as a plastic part, in particular a plastic injection-molded part, can be used without great assembly effort when assembling the hub arrangement between the two bearings. It can be produced inexpensively and is extremely space-saving in the final assembly position.
Alternativ hierzu kann der Verteilraummantel als Teil der Innenwandung der Nabe ausgebildet sein. Diese Variante spart ein zusätzliches Bauteil ein, was allerdings mit einem erhöhten Fertigungsaufwand für die Nabe erkauft wird. Der Fachmann wird jeweils in Ansehung der Erfordernisse des Einzelfalls die Vor- und Nachteile der beiden Varianten gegeneinander abzuwägen wissen.Alternatively, the distribution space jacket can be designed as part of the inner wall of the hub. This variant saves an additional component, which, however, is paid for with increased manufacturing costs for the hub. The person skilled in the art will know how to weigh up the advantages and disadvantages of the two variants against each other in consideration of the requirements of the individual case.
Als besonders günstig hat sich eine Ausführungsform herausgestellt, bei der die Öl-Axialleitstrukturen als nach radial innen und einseitig axial offene Taschen ausgebildet sind. Das Öl dringt von radial innen in die Taschen ein und wird durch Umlenkung der Zentrifugalkraft axial zur jeweils offenen Axialseite der Tasche gelenkt. In umgekehrter Richtung wird sein Fluss durch die geschlossene Axialseite der Tasche gestoppt. Eine solche Tasche führt also zu einer einseitigen Ableitung des Öl aus dem Ölverteilraum zu dem auf der offenen Seite der Tasche angeordneten Lager.An embodiment has proven to be particularly favorable in which the oil axial guide structures are designed as pockets that are open radially inward and axially on one side. The oil penetrates the pockets from the radial inside and is directed axially to the open axial side of the pocket by deflecting the centrifugal force. In the opposite direction, its flow is stopped by the closed axial side of the pocket. Such a pocket thus leads to a one-sided drainage of the oil from the oil distribution space to the bearing arranged on the open side of the pocket.
Um die für die Taschen oben näher erläuterte Ölleitung besonders effizient zu gestalten, wird bevorzugt, dass die Taschen jeweils zu ihrer geschlossenen Seite hin nach radial innen gekrümmt sind. Dies führt zu einer sanften Umlenkung der nach außen gerichteten Radial- in eine Axialkraft.In order to make the oil line explained in more detail above for the pockets particularly efficient, it is preferred that the pockets are each curved radially inward toward their closed side. This leads to a gentle deflection of the outwardly directed radial force into an axial force.
Günstigerweise beträgt die axiale Länge der Taschen jeweils mehr als zwei Drittel der Breite des Verteilraummantels. Mit anderen Worten soll der größte Teil der Verteilraummantel-Breite von der jeweiligen Tasche eingenommen werden, sodass praktisch das gesamte Öl, welches in diesem Umfangsbereich auf den Verteilraummantel trifft, in besagte Tasche gelangt und zum zugeordneten Lager geleitet wird.The axial length of the pockets is favorably more than two thirds of the width of the distribution space jacket. In other words, the largest part of the distribution space jacket width is to be taken up by the respective pocket, so that practically all of the oil that hits the distribution space jacket in this circumferential area gets into the said pocket and is directed to the associated store.
Wie eingangs erwähnt, kann es wünschenswert sein, die beiden Lager mit unterschiedlichen Ölmengen zu versorgen. Im Kontext der vorliegenden Erfindung kann dies insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Öl-Axialleitstrukturen unterschiedlicher axialer Ausrichtung hinsichtlich ihrer Anzahl und/oder hinsichtlich ihrer Ausdehnung in Umfangsrichtung ungleich verteilt sind. Beispielweise können die zur ersten Axialrichtung hin offenen Taschen über einen größeren Umfangsanteil des Verteilraummantels erstreckt sein als die zur zweiten Axialrichtung hin offenen Taschen. Die Anzahl der Taschen unterschiedlicher axialer Ausrichtung kann dabei gleich sein, wobei sie sich in ihrer Ausdehnung in Umfangsrichtung unterscheiden. Alternativ ist es auch möglich, die Taschen unterschiedlicher Orientierung mit einer gleichen Ausdehnung in Umfangsrichtung zu versehen, jedoch in unterschiedlicher Anzahl anzuordnen. Und schließlich sind selbstverständlich auch Kombinationen der beiden vorgenannten Varianten denkbar. Insbesondere wenn eine gleichmäßige Ölverteilung gewünscht ist, kann allerdings auch eine gleichmäßige Verteilung bzw. Gestaltung der Öl-Axialleitstrukturen realisiert werden.As mentioned at the beginning, it can be desirable to supply the two bearings with different amounts of oil. In the context of the present invention, this can be achieved in particular in that the oil axial guide structures of different axial orientations are distributed unevenly in terms of their number and / or in terms of their extent in the circumferential direction. For example, the pockets that are open towards the first axial direction can extend over a larger circumferential portion of the distribution space jacket than the pockets that are open towards the second axial direction. The number of pockets of different axial alignment can be the same, whereby they differ in their extent in the circumferential direction. Alternatively, it is also possible to provide the pockets with different orientations with the same extent in the circumferential direction, but to arrange them in different numbers. Finally, combinations of the two aforementioned variants are of course also conceivable. In particular, if a uniform oil distribution is desired, a uniform distribution or design of the oil axial guide structures can, however, also be implemented.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further details and advantages of the invention emerge from the following specific description and the drawings.
Es zeigen:
-
1 : eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Nabenanordnung, -
2 : eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ölverteilrings sowie -
3 : eine schematische Darstellung zur Gestaltung eines erfindungsgemäßen Ölverteilrings.
-
1 : a sectional view of a hub arrangement according to the invention, -
2 : a perspective view of an embodiment of an oil distribution ring according to the invention and -
3 : a schematic representation of the design of an oil distribution ring according to the invention.
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin.Identical reference symbols in the figures indicate identical or analogous elements.
In dem Achsstummel
Bei Betrieb der erfindungsgemäßen Nabenanordnung wird Kühl- und Schmieröl über den Ölzuführkanal
Da, wie im Beispiel von
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. Der Fachmann ist nicht auf die Gestaltung der Ölleitstrukturen als Taschen
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- NabenanordnungHub arrangement
- 1212
- AchsstummelStub axle
- 121121
- ÖlzuführkanalOil feed channel
- 122122
-
Abzweig von
121 Branch from121 - 1414th
- Nabehub
- 1616
- Lagercamp
- 161161
-
Außenschale von
16 Outer shell of16 - 162162
-
Innenschale von
16 Inner shell of16 - 163163
-
Wälzkörper von
16 Rolling elements from16 - 1818th
- Lagercamp
- 181181
-
Außenschale von
18 Outer shell of18th - 182182
-
Innenschale von
18 Inner shell of18th - 183183
-
Wälzkörper von
18 Rolling elements from18th - 2020th
- Wellewave
- 2222nd
- zusätzliches Lageradditional warehouse
- 2424
- LamellenträgerLamella carrier
- 2626th
- AxiallagerThrust bearings
- 2828
- StützblechSupport plate
- 3030th
- ÖlverteilraumOil distribution room
- 3232
- ÖlverteilringOil distribution ring
- 321321
- Taschebag
- 322322
- Taschebag
- 323323
- TrennstegDivider
- 324324
- RandstegEdge walkway
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 2018/0128366 A1 [0005]US 2018/0128366 A1 [0005]
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