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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem Nadellager zur Lagerung einer Welle und ein Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lageranordnung.
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Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf kraftfahrzeugtechnische Lageranordnungen, wie beispielsweise für eine sich drehende, mit einem Pumpenrad verbundene Welle eines Automatikgetriebes. Das dabei eingesetzte Nadellager soll einerseits eine dauerfeste Lagerung der Welle gewährleisten und andererseits ein begrenztes Durchströmen eines Schmiermittels durch das Nadellager ermöglichen, um ein zuverlässiges Betätigen des Automatikgetriebes zu gewährleisten.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 195 13 668 A1 geht eine gattungsgemäße Lageranordnung mit einem Nadellager hervor, bei dem eine dünnwandige Nadelhülse in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine von einer Kreisform abweichende elastisch nachgiebige Laufbahnwölbung aufweist. Wenigstens eine der Nadeln ist zwischen der Laufbahnwölbung und einer dieser gegenüberliegenden Laufbahn radial vorgespannt. Die Nadelhülse ist in einer zylindrischen Bohrung aufgenommen und weist an ihren Stirnseiten radial nach innen gerichtete Borde auf, wobei die Borde durchgehend mit den Stirnseiten der Lagerhülse verbunden sind und trotz ihrer von der Kreisform abweichenden Form eine gleiche radiale Ausdehnung aufweisen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lageranordnung mit einem Nadellager zur Lagerung einer Welle bereitzustellen, die insbesondere eine Leckage von Schmiermittel verringert.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch eine Lageranordnung mit einem Nadellager zur Lagerung einer Welle und ein Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lageranordnung nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
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Die erfindungsgemäße Lageranordnung umfasst ein Nadellager zur Lagerung einer Welle, das eine Nadelhülse mit mindestens einem Bord umfasst, der relativ zur Welle radial nach innen gerichtet ist. Das Nadellager umfasst weiterhin als Nadeln ausgeführte Wälzkörper, die an einer Innenkontur der Nadelhülse geführt sind. Zwischen den Wälzkörpern und dem Bord der Nadelhülse ist ein Drosselring eingesetzt, der zumindest teilweise von einer Winkelhülse mit einem radial zur Welle verlaufenden Schenkel und einem axial zur Welle verlaufenden Schenkel umgeben ist.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass der Drosselring durch die Winkelhülse innerhalb der Lageranordnung in einer definierten Richtung, nämlich axial und/oder radial relativ zu der Welle wirken kann. Somit kann zwischen dem Drosselring und den Wälzkörpern ein gleichmäßiger Drosselspalt entstehen, wodurch ein Durchfluss eines Schmiermittels besser begrenzt werden kann. Ferner kann die Winkelhülse eine Bewegung des Drosselrings, insbesondere bei Stillstand und Unterdruck einschränken, sodass eine Leckage beispielsweise des Schmiermittels aufgrund einer Versetzung oder Beschädigung des Drosselrings durch eine Spannung zwischen den Bauteilen innerhalb der Nadelhülse vermieden werden kann.
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Üblicherweise ist ein Nadellager ein Wälzlager, das besonders preiswerte Wälzlagerungen mit hoher Tragfähigkeit ermöglicht, wobei besonders ihre geringe radiale Bauhöhe hervorsticht. Das Nadellager kann eine spanlos geformte Nadelhülse aus einem Blechwerkstoff mit mindestens einem Bord, vorzugsweise zwei beidseitig relativ zur Welle radial nach innen gerichteten Borden umfassen. Innerhalb dieser Nadelhülse kann ein aus Nadeln bestehender Wälzkörperkranz angeordnet sein, wobei der Bord der Nadelhülse axial beabstandet zu den Nadeln bzw. Wälzkörpern ausgebildet ist.
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Der Drosselring kann als Kolbenring oder Dichtring verstanden werden. Die Hauptfunktion des Drosselrings kann eine Abdichtung an der axialen Stirnseite des Nadellagers sein. Das bedeutet, dass der Drosselring je nach Wirkrichtung eines Druckes entweder am Bord der Nadelhülse oder an der Winkelhülse abdichten kann. Es kann somit nur ein Leckagestrom an einem Innendurchmesser des Drosselringes entstehen. Mit anderen Worten kann der Drosselring zur Regulierung des Schmiermittels in den Wälzkörpern eingerichtet sein, indem er einen konstanten Drosselspalt zu den Wälzkörpern ermöglicht, um eine definierte Menge an Schmiermittel durchzulassen. Der Drosselring kann sich vorzugsweise auf einer axialen Stirnseite des Nadellagers befinden, die relativ zu den Wälzkörpern einer mit einem Schmiermitteldruck beaufschlagten Seite gegenüberliegt.
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Die Winkelhülse kann aus einem metallischen Material oder Kunststoffmaterial hergestellt sein. Die Winkelhülse kann winkelförmig oder wannenförmig ausgebildet sein, sodass eine zylindrische Seitenfläche entlang eines Außenumfangs eines ringförmigen Bodens vorgesehen ist. Der ringförmige Boden und die zylindrische Seitenfläche können separat hergestellt und aneinander befestigt sein oder einstückig beispielsweise durch Formpressen oder Tiefziehen geformt sein. Die Winkelhülse kann so in die Nadelhülse eingesetzt werden, dass durch eine Aussparung des ringförmigen Bodens die zu lagernde Welle eingeführt werden kann. Auf diese Weise kann der ringförmige Boden der Winkelhülse als ein radial zur Welle verlaufender Schenkel dienen und die zylindrische Seitenfläche als ein axial zur Welle verlaufender Schenkel dienen.
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Die Winkelhülse kann durch den radial zur Welle verlaufenden Schenkel, den axial zur Welle verlaufenden Schenkel und eine Innenseite des Bords einen Raum bereitstellen, in den der Drosselring aufgenommen werden kann. Mit anderen Worten kann sich die Winkelhülse zwischen dem Drosselring und den Wälzkörpern befinden. Der radial zur Welle verlaufende Schenkel der Winkelhülse kann den Drosselring in axialer Richtung zur Welle zumindest teilweise aber auch vollständig bedecken, indem ein Durchmesser der Aussparung des ringförmigen Bodes der Winkelhülse variiert wird. Über den radial zur Welle verlaufenden Schenkel und den axial zur Welle verlaufenden Schenkel kann eine Bewegung des Drosselrings entweder radial oder axial relativ zur Welle gesteuert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der radial zur Welle verlaufende Schenkel der Winkelhülse den Wälzkörpern zugewandt und der axial zur Welle verlaufende Schenkel der Winkelhülse liegt an der Innenkontur der Nadelhülse an. Wenn die Winkelhülse in die Nadelhülse eingesetzt wird, kann die zylindrische Seitenfläche der Winkelhülse, die dem axial zur Welle verlaufenden Schenkel entspricht, an einer Innenseite einer Mantelfläche der Nadelhülse angeordnet sein.
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Währenddessen kann der ringförmige Boden der Winkelhülse, der dem radial zur Welle verlaufenden Schenkel entspricht, eine Trennwand zwischen den Wälzkörpern und einem Bord der Nadelhülse bilden. Dabei kann ein Abstand zwischen dem Bord und dem ringförmigen Boden durch eine Höhe der zylindrischen Seitenfläche der Winkelhülse definiert werden. Auf diese Weise kann ein Raum, der durch den Bord der Nadelhülse und die Winkelhülse umgeben ist, zur Aufnahme des Drosselrings entstehen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Drosselring relativ zur Welle in radialer Richtung bewegbar. Gemäß einer Ausführungsform ist der Drosselring alternative oder zusätzlich relativ zur Welle in axialer Richtung bewegbar. Der Drosselring, der zwischen dem Bord der Nadelhülse und der Winkelhülse angeordnet ist, kann sich in Richtung eines axial zur Welle verlaufenden Schenkels bzw. in Richtung der Innenkontur der Nadelhülse oder in Richtung eines radial zur Welle verlaufenden Schenkels bzw. in Richtung der Wälzkörper bewegen, wenn das Nadellager insbesondere unter Unterdruck steht.
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Auf diese Weise kann sich der Drosselring in der Winkelhülse bewegen, ohne mechanisch beansprucht zu werden. Gleichzeitig kann der Drosselring nicht direkt mit der Nadelhülse oder mit den Wälzkörpern bzw. einem Wälzkäfig, in dem die Wälzkörper eingesetzt sind, in Kontakt kommen. Somit kann eine Beschädigung des Drosselrings aufgrund einer Spannung zwischen Bauteilen vermieden werden und ein Durchfluss eines Schmiermittels durch das Nadellager besser kontrollierbar sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist ein Nadelkäfig, der die Wälzkörper aufnimmt, relativ zur Welle in axialer Richtung bewegbar. Der Nadelkäfig kann ringförmig ausgebildet sein und an seiner Mantelfläche eine Vielzahl von Käfigtaschen aufweisen, die jeweils einzelne nadelförmige Wälzkörper aufnehmen. Dabei können die Wälzkörper beispielsweise durch eine Klemme oder eine formschlüssige Verbindung im Nadelkäfig lösbar und drehbar befestigt sein. Der Nadelkäfig mit den nadelförmigen Wälzkörpern kann einen Wälzkörperkranz bilden, der als eine Einheit in eine Nadelhülse eingefügt werden kann.
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Der Nadelkäfig und somit auch der Wälzkörperkranz kann sich durch eine axiale Bewegung des Drosselrings über den radial zur Welle verlaufenden Schenkel relativ zur Welle in axialer Richtung bewegen. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Drosselrings, die durch eine mechanische Spannung am Drosselring entstehen kann, vermieden werden. Ferner kann ein gleichmäßiger Drosselspalt für das Schmiermittel innerhalb des Nadellagers bereitgestellt werden. Dieser Maßbereich kann einen definierten Schmiermitteldurchtritt gewährleisten, der einerseits beispielsweise zur Schmierung des Nadellagers ausreicht, aber andererseits die Funktion und damit die Betriebssicherheit des Automatikgetriebes nicht beeinträchtigt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Winkelhülse in die Nadelhülse eingepresst. Die Einpresskraft der Winkelhülse kann auf die jeweilige Beanspruchung abgestimmt werden. Vorzugsweise ist die Winkelhülse mit einer Axialkraft von ungefähr 10 N in Richtung des Bords der Nadelhülse eingepresst. Auf diese Weise kann die Winkelhülse während einer Herstellung eines Nadellagers einfach in die Nadelhülse eingefügt werden. Als Alternative kann die Winkelhülse z.B. durch ein Klemmen oder Verspannen mit der Nadelhülse verbunden sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Drosselring aus Stahl oder Kunststoff hergestellt. Vorzugsweise kann der Drosselring korrosionsbeständig insbesondere gegenüber Schmiermitteln sein.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Automatikgetriebe mit einer vorhergehend und nachfolgend beschriebenen Lageranordnung. Dabei kann die eingesetzte Lageranordnung einerseits eine dauerfeste Lagerung einer Welle des Automatikgetriebes gewährleisten und andererseits ein begrenztes Durchströmen von Schmiermittel durch das Nadellager ermöglichen, um einen festen Sitz der Lageranordnung in einem Gehäuse zu realisieren
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Figurenliste
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Lageranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
- 2 eine Teilansicht einer Lageranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine Lageranordnung 1 mit einem Nadellager 2 zur Lagerung einer Welle (nicht gezeigt). Die Lageranordnung 1 kann beispielsweise in einem Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug eingesetzt werden.
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Das Nadellager 2 umfasst eine Nadelhülse 21 mit Borden 22, die relativ zur Welle radial nach innen gerichtet sind. Das Nadellager 2 umfasst als Nadeln ausgeführte Wälzkörper 52, die an einer Innenkontur 23 der Nadelhülse 21 geführt und die in einem Nadelkäfig 5 eingesetzt sind. Der Nadelkäfig 5 ist ringförmig ausgebildet und weist an seiner Mantelfläche eine Vielzahl von Käfigtaschen 51 auf, die jeweils einzelne nadelförmige Wälzkörper 52 aufnehmen.
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Wie auch in 2 gezeigt, ist zwischen den Wälzkörpern 52 bzw. dem Nadelkäfig 5 und dem Bord 22 der Nadelhülse 21 ein Drosselring 3 eingesetzt, der zumindest teilweise von einer Winkelhülse 4 mit einem radial zur Welle verlaufenden Schenkel 41 und einem axial zur Welle verlaufenden Schenkel 42 umgeben ist. Mit anderen Worten kann die Winkelhülse 4 als eine Halterung für den Drosselring 3 dienen. Der radial verlaufende Schenkel 41 der Winkelhülse 4 ist den Wälzkörpern 52 bzw. dem Nadelkäfig 5 zugewandt und der axial verlaufende Schenkel 42 der Winkelhülse 4 liegt an der Innenkontur 23 der Nadelhülse 21 an.
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Der Drosselring 3 kann aus Stahl oder Kunststoff hergestellt und zur Regulierung des Schmiermittels in den Wälzkörpern eingerichtet sein. Der Drosselring 3 ist relativ zur Welle in radialer Richtung R, aber auch in axialer Richtung A bewegbar. Mit anderen Worten weist die Lageranordnung 1 zwischen dem Drosselring 3 und dem axial zur Welle verlaufenden Schenkel 42, zwischen dem Drosselring 3 und dem radial zur Welle verlaufenden Schenkel 41 und/oder zwischen dem radial zur Welle verlaufenden Schenkel 41 und dem Nadelkäfig 5 einen Spielraum auf, welcher eine Bewegung des Drosselrings 3 innerhalb der Winkelhülse 4 ermöglicht.
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Somit kann der Drosselring 3 die Winkelhülse 4 bzw. den axial verlaufenden Schenkel 42 in Richtung der Innenkontur 23 der Nadelhülse 21 oder den radial verlaufenden Schenkel 41 der Winkelhülse 4 in Richtung der Wälzkörper 52 drücken, wenn sich das Nadellager 2 insbesondere unter Unterdruck befindet. Eine radiale oder axiale Bewegung des Drosselrings kann einen Durchfluss eines Schmiermittels im Nadellager 2 begrenzen. Durch eine axiale Bewegung des Drosselrings 3 relativ zur Welle kann sich der Nadelkäfig 5 auch in axialer Richtung A bewegen.
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Die Winkelhülse 4 kann mit einer Axialkraft von ca. 10 N in Richtung des Bords 22 der Nadelhülse 21 eingepresst werden. Auf diese Weise kann die Winkelhülse 4 während einer Herstellung eines Nadellagers 2 einfach in die Nadelhülse 21 eingefügt werden.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lageranordnung
- 2
- Nadellager
- 21
- Nadelhülse
- 22
- Bord
- 23
- Innenkontur der Nadelhülse
- 3
- Drosselring
- 4
- Winkelhülse
- 41
- radial zur Welle verlaufender Schenkel
- 42
- axial zur Welle verlaufender Schenkel
- 5
- Nadelkäfig
- 51
- Käfigtasche
- 52
- nadelförmiger Wälzkörper
- A
- axiale Richtung
- R
- radiale Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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