DE102020116869A1 - Transmission shaft arrangement with at least one idler gear rotatably mounted on a shaft - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Getriebewellenanordnung mit mindestens einem an einer Welle (1) drehgelagerten Losrad (2), das in Axialrichtung einerseits durch ein ortsfest mit der Welle (1) ausgebildetes Anschlagmittel und andererseits direkt durch den Innenring (6) eines Kegelrollenlagers (5) der Welle (1) über einen dem Losrad (2) zugewandten Anlaufbordabschnitt (7) mit stirnseitiger Anlauffläche (12) geführt ist, wobei der Anlaufbordabschnitt (7) des Innenrings (6) im Bereich zwischen den lagerinnenseitig benachbarten Kegelrollen (8) und der außenliegenden Anlauffläche (12) für das Losrad (2) einen als Kehlradius ausgebildeten Verbindungsabschnitt (13) aufweist.The invention relates to a gear shaft arrangement with at least one idler wheel (2) rotatably mounted on a shaft (1), which in the axial direction is fixed on the one hand by a stop means formed stationary with the shaft (1) and on the other hand directly by the inner ring (6) of a tapered roller bearing (5) of the Shaft (1) is guided over a running edge section (7) facing the idler wheel (2) and having a frontal running surface (12), the running edge section (7) of the inner ring (6) being in the area between the adjacent tapered rollers (8) on the inside of the bearing and the outer running surface (12) for the loose wheel (2) has a connecting section (13) designed as a fillet radius.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebewellenanordnung mit mindestens einem an einer Welle drehgelagerten Losrad, das in Axialrichtung einerseits durch ein ortsfest mit der Welle ausgebildetes Anschlagmittel und andererseits direkt durch den Innenring eines Kegelrollenlagers der Welle über einen dem Losrad zugewandten Anlaufbordabschnitt mit stirnseitiger Anlauffläche geführt und/oder gelagert ist.The present invention relates to a transmission shaft arrangement with at least one idler gear rotatably mounted on a shaft, which is guided and / or in the axial direction on the one hand by a stop means which is stationary with the shaft and on the other hand directly through the inner ring of a tapered roller bearing of the shaft via a stop flange section facing the idler gear and / or is stored.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf Kraftfahrzeuggetriebe. Insbesondere bei Schaltwellen von Kraftfahrzeuggetrieben kommen Losräder der hier interessierenden Art beispielsweise als Schalträder zum Einsatz. Ein Losrad ist gegenüber der Welle drehgelagert, also nicht hieran befestigt. Zur Drehlagerung können Gleit- oder Wälzlager, insbesondere Nadellager, zum Einsatz kommen. Darüber hinaus ist es jedoch auch denkbar, die erfindungsgegenständliche Getriebewellenanordnung auch in anderen Umgebungen, beispielsweise auch bei Stationärgetrieben oder dergleichen, einzusetzen.The field of application of the invention extends primarily to motor vehicle transmissions. In particular in the case of shift shafts of motor vehicle transmissions, idler gears of the type of interest here are used, for example, as shift gears. A loose wheel is rotatably mounted with respect to the shaft, so it is not attached to it. Plain bearings or roller bearings, in particular needle bearings, can be used for rotary bearings. In addition, however, it is also conceivable to use the gear shaft arrangement according to the invention in other environments, for example also in stationary gears or the like.
Insbesondere bei schrägverzahnten Losrädern ist die Drehlagerung an der Welle so auszubilden, dass neben den im Betrieb auftretenden Radialkräften auch Axialkräfte auftreten, welche einer Axiallagerung bedürfen. In der Regel läuft das Losrad hierfür im Bereich seiner Wellenbohrung stirnflächenseitig gegen angrenzende Bauteile an, wofür erforderlichenfalls auch sogenannte Anlaufscheiben als Zwischenlage verwendet werden, die aus einem gehärteten Metall bestehend einen Abrieb am axial benachbarten Bauteil vermeiden. Derartige axial benachbarte Bauteile können beispielsweise Wellenlager, Muffenteile einer Gangschaltung oder dergleichen sein.Particularly in the case of helical idler gears, the rotary bearing on the shaft must be designed in such a way that, in addition to the radial forces that occur during operation, axial forces also occur which require an axial bearing. As a rule, the idler wheel runs against adjacent components on the face side in the area of its shaft bore, for which purpose so-called thrust washers are used as an intermediate layer, which are made of a hardened metal and prevent abrasion on the axially adjacent component. Such axially adjacent components can be, for example, shaft bearings, sleeve parts of a gearshift or the like.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Dies erfordert seitens des Innenrings einen in Radialrichtung besonders lang ausgeführten Anlaufbordabschnitt, um den Bereich der Wälzlagerung zu überbrücken und mit dem distalen Endbereich des Anlaufbordabschnitts eine genügend große radiale Überdeckung mit dem stirnseitigen Bohrungsrand des Losrades zu erzielen. Der insoweit überlange Anlaufbordabschnitt des Innenrings übernimmt weiterhin auch die Funktion, die benachbarte Reihe an Kegelrollen seitlich zu führen. Der Relativabstand der Kegelrollen zueinander in Umfangsrichtung wird ferner über einen herkömmlichen Lagerkäfig sichergestellt, dessen anlaufbordabschnittseitiger Randbereich oberhalb des Anlaufbordabschnitts und radial gesehen unterhalb des Außenrings des Doppel-Kegelrollenlagers Platz findet. Bei der Dimensionierung des Innenrings ist zudem noch darauf zu achten, dass auch der Platzbedarf des Lagerkäfigs mit berücksichtigt wird und die auftretenden Lagerkräfte sowie die durch den Anlauf des Losrades entstehenden Axialkräfte nicht zu einer Überbeanspruchung des hier recht schmalen und langbauend ausgeführten Anlaufbordabschnitts führen, was aufgrund der hieraus resultierenden Kerbspannungen zu einem Lagerbruch führen könnte.On the part of the inner ring, this requires a run-up rim section that is particularly long in the radial direction in order to bridge the area of the roller bearing and, with the distal end region of the run-up rim section, achieve a sufficiently large radial overlap with the frontal bore edge of the idler gear. The excessively long run-up flange section of the inner ring also takes on the function of laterally guiding the adjacent row of tapered rollers. The relative spacing of the tapered rollers from one another in the circumferential direction is also ensured by a conventional bearing cage, the edge region of which is located on the run-up board section above the run-up board section and, viewed radially, below the outer ring of the double tapered roller bearing. When dimensioning the inner ring, care must also be taken to ensure that the space required by the bearing cage is also taken into account and that the bearing forces that occur and the axial forces arising from the run-up of the idler gear do not lead to overstressing of the run-up flange section, which is quite narrow and long, which is due to the resulting notch stresses could lead to bearing breakage.
Die
Bedingt durch den Umstand, dass die doppelreihige Rollenlagerung des Losrades einen Lagerkäfig erfordert, dessen außenliegenden Bereiche über die Stirnseite des Losrades hinauslagern, sind am Lagerinnenring einerseits sowie dem Anschlagmittel andererseits jeweils nutenförmige Ausnehmungen eingearbeitet, welche einen entsprechenden Fertigungsaufwand, insbesondere für den gehärteten Lagerinnenring verursachen. Diese nutenförmige Ausnehmung sowie die im Wesentlichen rechteckförmige Gestalt des distalen Endabschnitts des Anlaufbordabschnitts verursachen auch hier Materialschwächungen. Um daraus resultierende Stabilitätsprobleme zu vermeiden, ist der Lagerinnenring mit einer besonders starken Ringdicke und damit materialintensiv ausgeführt, so dass ein Teil der Anlauffläche außerhalb des distalen Endes des Anlaufbordabschnitts liegt, der hier ebenfalls recht schmalbauend ausfällt.Due to the fact that the double-row roller bearing of the idler wheel requires a bearing cage, the outer areas of which extend beyond the end face of the idler wheel, groove-shaped recesses are incorporated into the bearing inner ring on the one hand and the stop means on the other, which cause a corresponding manufacturing effort, especially for the hardened bearing inner ring. This groove-shaped recess and the essentially rectangular shape of the distal end section of the run-up rim section also cause material weakening here. In order to avoid stability problems resulting therefrom, the bearing inner ring is designed with a particularly large ring thickness and thus material-intensive, so that part of the contact surface outside the distal end of the The approach board section is located, which is also quite narrow here.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebewellenanordnung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass mit einfachen technischen Mitteln ein funktionsgerechter Anlaufbordabschnitt an dem Innenring der Wellenlagerung realisierbar ist, welcher einer hohen Axialkraftbeanspruchung standhält.It is therefore the object of the present invention to further improve a transmission shaft arrangement of the generic type in such a way that, with simple technical means, a functionally appropriate run-up flange section can be implemented on the inner ring of the shaft bearing, which can withstand high axial forces.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Getriebewellenanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an. Der auf ein Kraftfahrzeuggetriebe bezogene Anspruch 8 kennzeichnet einen bevorzugten Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Lösung.The object is achieved on the basis of a transmission shaft arrangement according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The following dependent claims indicate advantageous developments of the invention.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Anlaufbordabschnitt des Innenrings eines Kegelrollenlagers einer gattungsgemäßen Getriebewellenanordnung im axialen Bereich zwischen der lagerinnenseitig benachbarten Kegelrollen und der außen liegenden Anlauffläche für das Losrad einen als Kehlradius ausgebildeten Verbindungsabschnitt aufweist.The invention includes the technical teaching that a thrust flange section of the inner ring of a tapered roller bearing of a generic transmission shaft arrangement in the axial area between the adjacent tapered rollers on the inside of the bearing and the outer contact surface for the idler gear has a connecting section designed as a fillet radius.
Mit anderen Worten ist der Anlaufbordabschnitt erfindungsgemäß derart an seine Doppelfunktion einer Wälzlagerführung sowie Axiallagerung angepasst, indem eine sich in Radialrichtung erstreckende Bordverlängerung durch einen lagerinnenseitigen Kehlradius realisiert wird, der von den Kegelrollen ausgehend einen konkaven Bogen zum distalen Ende des Anlaufbordabschnitts beschreibt. Hierdurch werden schädigende Kerbspannungen im Innenring vermieden und der Anlaufbordabschnitt kann in Radialrichtung hinreichend lang ausgeführt werden. Die erfindungsgemäße Lösung trägt insoweit auch zu einer Bauteileinsparung bei, da separate Anlaufscheiben entfallen können.In other words, according to the invention, the run-up rim section is adapted to its dual function of a roller bearing guide and axial bearing in that a rim extension extending in the radial direction is implemented by a fillet radius on the inside of the bearing which, starting from the tapered rollers, describes a concave arc to the distal end of the run-up rim section. This avoids damaging notch stresses in the inner ring and the run-up rim section can be made sufficiently long in the radial direction. The solution according to the invention also contributes to a saving in components, since separate thrust washers can be dispensed with.
Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass ein die Kegelrollen des Kegelrollenlagers führender Lagerkäfig mit der am Anlaufbordabschnitt zugewandten Stirnseite in den Kehlradiusbereich des Verbindungsabschnitts hineinragt. Mit anderen Worten findet ein Teil des Lagerkäfigs also im Innenbereich der konkaven Ausnehmung Platz, so dass hierfür kein zusätzlicher Bauraum oberhalb des Anlaufbordabschnitts des Innenrings zur Verfügung gestellt werden muss. Diese Maßnahme leistet einen Beitrag für eine möglichst kompakte Bauform.According to a further measure improving the invention, it is proposed that a bearing cage guiding the tapered rollers of the tapered roller bearing protrudes into the fillet radius area of the connecting section with the end face facing the run-up rim section. In other words, there is space for part of the bearing cage in the inner area of the concave recess, so that no additional installation space has to be made available for this above the run-up flange section of the inner ring. This measure contributes to the most compact possible design.
Das Losrad der Getriebewellenanordnung ist vorzugsweise über ein Wälzlager drehgelagert. Hierfür kommt insbesondere ein ein- oder mehrreihiges Nadellager zum Einsatz, welches eine geringe Bauhöhe erfordert. Durch eine möglichst geringe Bauhöhe kann der Anlaufbordabschnitt am Innenring der Wellenlagerung möglichst kurzbauend und damit stabil ausgeführt werden.The idler gear of the transmission shaft arrangement is preferably rotatably mounted via a roller bearing. For this purpose, a single-row or multi-row needle bearing, which requires a low overall height, is used in particular. As a result of the lowest possible overall height, the run-up flange section on the inner ring of the shaft bearing can be made as short as possible and therefore stable.
Das Losrad ist vorzugsweise als schrägverzahntes Stirnrad einer Zahnradanordnung, beispielsweise einer Zahnradpaarung, ausgebildet und die insoweit auftretenden axialen und radialen Lagerkräfte werden vorzugsweise durch die kombinierte Wälz-GleitLagerung beanspruchungsgerecht aufgefangen.The idler gear is preferably designed as a helical spur gear of a gear arrangement, for example a gear pair, and the resulting axial and radial bearing forces are preferably absorbed by the combined roller-slide bearing in accordance with the requirements.
Das mit dem Nabenbereich des Losrades, also dem stirnseitigen Randbereich um die Zentralbohrung, zusammenwirkende wellenseitige Anschlagmittel kann im einfachsten Fall als ein Wellenabsatz ausgebildet sein. Dieser sollte entweder gehärtet sein oder durch eine zusätzliche Anlaufscheibe vor Reibungsverschleiß geschützt sein. Daneben ist es auch möglich, das mit dem Nabenbereich des Losrades an der dem Wellenlager gegenüberliegenden Seite zusammenwirkende Anschlagmittel als ein an der Welle befestigtes Muffenteil, weiteres Zahnrad oder dergleichen auszubilden, welches jedoch im Gegensatz zum Losrad fest an der Welle angebracht sind.The shaft-side stop means that interacts with the hub region of the idler wheel, that is to say the front edge region around the central bore, can, in the simplest case, be designed as a shaft shoulder. This should either be hardened or protected from frictional wear by an additional thrust washer. In addition, it is also possible to design the stop means, which interacts with the hub area of the idler gear on the side opposite the shaft bearing, as a sleeve part attached to the shaft, another gear or the like, which, however, in contrast to the idler gear, is firmly attached to the shaft.
Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Innenring des der Wellenlagerung dienenden Kegelrollenlagers mit einer zusätzlichen reibungsminimierenden Beschichtung versehen ist. Hierfür kommt beispielsweise eine Phosphatierung oder ein Teflonmaterial in Betracht, welches insbesondere die zusätzlichen Axiallagereigenschaften des Anlaufbordabschnitts verbessert. Insoweit ist es hinreichend, wenn lediglich der Bereich der stirnseitigen Anlauffläche des Innenrings mit einer solchen reibungsminimierenden Beschichtung versehen wird.According to a further measure improving the invention, it is proposed that the inner ring of the tapered roller bearing used for shaft bearing is provided with an additional friction-minimizing coating. For this purpose, for example, phosphating or a Teflon material comes into consideration, which in particular improves the additional axial bearing properties of the thrust flange section. In this respect, it is sufficient if only the area of the end face of the inner ring is provided with such a friction-minimizing coating.
Detailbeschreibung anhand der ZeichnungDetailed description based on the drawing
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur näher dargestellt. Die Figur zeigt einen Teillängsschnitt einer Getriebewellenanordnung mit einem an einer Welle drehgelagerten Losrad, welches benachbart zu einem Kegelrollenlager der Welle angeordnet ist.Further measures improving the invention are shown in more detail below together with the description of an exemplary embodiment of the invention with reference to the single figure. The figure shows a partial longitudinal section of a transmission shaft arrangement with an idler gear which is rotatably mounted on a shaft and which is arranged adjacent to a tapered roller bearing of the shaft.
Gemäß Figur besteht die Getriebewellenanordnung aus einer hier als Hohlwelle ausgebildeten Welle
Die Welle
Das Kegelrollenlager
Die Kegelrollen
Zur Axiallagerung der vorgenannten Axialkraft besitzt der Anlaufbordabschnitt
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das an der dem Kegelrollenlager
Die Erfindung beschränkt sich nicht 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, dass die Drehlagerung des Losrades
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Wellewave
- 22
- LosradIdler wheel
- 33
- NadellagerNeedle roller bearings
- 44th
- LagerinnenringBearing inner ring
- 55
- KegelrollenlagerTapered roller bearings
- 66th
- InnenringInner ring
- 77th
- AnlaufbordabschnittInfeed section
- 88th
- KegelrolleTapered roller
- 99
- AußenringOuter ring
- 1010
- LagerkäfigBearing cage
- 1111th
- SprengringSnap ring
- 1212th
- AnlaufflächeContact surface
- 1313th
- VerbindungsabschnittConnection section
- 1414th
- MuffenteilSocket part
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 2607213 A1 [0004]DE 2607213 A1 [0004]
- EP 1926925 B1 [0006]EP 1926925 B1 [0006]
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DE102020116869.1A DE102020116869A1 (en) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Transmission shaft arrangement with at least one idler gear rotatably mounted on a shaft |
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DE102020116869.1A Pending DE102020116869A1 (en) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Transmission shaft arrangement with at least one idler gear rotatably mounted on a shaft |
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-
2020
- 2020-06-26 DE DE102020116869.1A patent/DE102020116869A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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