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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Getriebewelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Getriebe nach Anspruch 9.
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Bei einer solchen Lageranordnung ist die Getriebewelle über ein axial tragendes Axiallager in einer Öffnung einer Getriebegehäusewand drehgelagert. Auf der Getriebewelle sitzt zumindest ein Festzahnrad, das Bestandteil eines Getriebe-Zahnradsatzes ist. Das Axiallager ist an einem Gehäuse-Lagersitz und an einem Wellen-Lagersitz axial gesichert. Für die gehäuseseitige Axialsicherung ist das Axiallager in gängiger Praxis zwischen einem, im Gehäuse-Lagersitz eingesetzten Sicherungsring und einem, im Vergleich zum Gehäuse-Lagersitz durchmesserkleinen Ringbund positioniert, der materialeinheitlich und/oder einstückig an der Gehäusewand ausgebildet ist.
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Im Getriebe-Betrieb wird die Getriebewelle mit hohen Axialkräften beaufschlagt. Um eine beschädigungsfreie Krafteinleitung von der Getriebewelle über das axialkraftübertragende Axiallager sowie über den Sicherungsring in das Getriebegehäuse zu gewährleisten, muss (in Axialrichtung betrachtet) die Materialstärke des den Sicherungsring tragenden Getriebegehäuse-Materials ausreichend groß bemessen sein. Zudem muss die Materialstärke des Getriebegehäuse-Materials im Hinblick auf eine potentielle Kerbwirkung der im Gehäuse-Lagersitz eingebrachten Sicherungsring-Nut weiter erhöht werden. Von daher weist die Axialsicherung, bestehend aus dem Sicherungsring, ein vergleichsweise großes Axialmaß auf, das sich aus der Sicherungsring-Breite und der erforderlichen Materialstärke des tragenden Getriebegehäuse-Materials ergibt.
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Aus der
DE 102 56 752 C5 ist ein Standard-Getriebe bekannt. Aus der
EP 2 954 232 B1 ist ein Getriebe mit einer Lageranordnung bekannt. Aus der
WO 2005/090832 A1 ist eine weitere Lageranordnung für eine Getriebewelle in einem Getriebegehäuse bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lageranordnung für eine Getriebewelle bereitzustellen, die eine im Vergleich zum Stand der Technik axial kurzbauende Axialsicherung aufweist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 9 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung geht von einer Lageranordnung für eine Getriebewelle aus, die in einer Öffnung einer Getriebegehäusewand über ein axial tragendes Axiallager drehbar gelagert ist. Das Axiallager ist an einem radial äußeren Gehäuse-Lagersitz und an einem radial inneren Wellen-Lagersitz axial gesichert. Für eine gehäuseseitige Axialsicherung ist das Axiallager zwischen einem, im Gehäuse-Lagersitz eingesetzten Sicherungsring und einem, im Vergleich zum Gehäuse-Lagersitz durchmesserkleinen Ringbund positioniert. Erfindungsgemäß ist es von Bedeutung, dass im Getriebe-Betrieb die Getriebewelle mit Axialkräften beaufschlagt wird, die unterteilt sind in eine, in einer Hauptwirkrichtung ausgerichteten Haupt-Axialkraft und in eine, in Gegenrichtung ausgerichtete Neben-Axialkraft.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist die gehäuseseitige Axialsicherung so ausgebildet, dass auf der in die Hauptwirkrichtung weisenden Axiallager-Seite der Ringbund angeordnet ist, während auf der, in Gegenrichtung weisenden Axiallager-Seite der Sicherungsring angeordnet ist.
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In einer technischen Umsetzung kann der Ringbund materialeinheitlich und/oder einstückig an der Gehäusewand ausgebildet sein. Der Sicherungsring kann dagegen als separates Bauteil in eine Sicherungsringnut im Gehäuse-Lagersitz eingesetzt werden.
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Bei einer Wellen-Belastung in der Hauptwirkrichtung wirkt die Getriebewelle über das axialkraftübertragende Axiallager mit der Haupt-Axialkraft auf den Ringbund ein. Dessen Materialstärke ist in Axialrichtung so bemessen, dass bei der Wellen-Belastung das Axiallager gegen ausreichend tragendes Gehäusewand-Material abgestützt ist. Auf diese Weise ist eine beschädigungsfreie Krafteinleitung über den Ringbund in die Gehäusewand ermöglicht.
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In einer technischen Realisierung kann die Gehäusewand einen Gehäuseinnenraum begrenzen. Im Axiallager kann ein Wellenende der Getriebewelle drehgelagert sein, das durch die Gehäuseöffnung nach gehäuseaußen geführt ist und dort unmittelbar nach dem Axiallager abschließt.
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In einer konkreten Ausführungsform kann die Haupt-Axialkraft durch eine Schrägverzahnung zwischen einem auf der Getriebewelle sitzenden Festzahnrad und einem damit kämmenden weiteren Zahnrad eines Getriebe-Zahnradsatzes erzeugt werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn die Axialkraft in Hauptwirkrichtung nach gehäuseinnen ausgerichtet ist. Erfindungsgemäß ist in diesem Fall der Ringbund auf der gehäuseinneren Axiallager-Seite angeordnet, während der Sicherungsring auf der gehäuseäußeren Axiallager-Seite angeordnet ist. Dadurch kann das Axiallager möglichst nahe an der Getriebewand-Innenseite angeordnet sein. Entsprechend kann ein Axialabstand zwischen dem Axiallager und einem benachbarten, auf der Getriebewelle sitzenden Festzahnrad reduziert werden, wodurch die Welle biegesteifer wird und die Wellenlänge verkürzbar ist.
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Die Gehäuseöffnung der Getriebegehäusewand kann von einem Nabenabschnitt begrenzt sein, der an der Gehäusewand angeformt ist. Am Innenumfang des Nabenabschnitts kann der durchmesserkleine Ringbund sowie der durchmessergroße Gehäuse-Lagersitz ausgebildet sein. Speziell bei der oben angegebenen Hauptwirkrichtung nach gehäuseinnen ist es bevorzugt, wenn der durchmesserkleine Ringbund unmittelbar am gehäuseinneren Ende des Nabenabschnitts angeordnet ist, während sich der Gehäuse-Lagersitz bis zum äußeren Ende des Nabenabschnitts erstreckt. Auf diese Weise kann das Axiallager von Gehäuseaußen in die Gehäuseöffnung eingeschoben werden.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine Lageranordnung gemäß einer nicht von der Erfindung umfassten Vergleichsform; und
- 2 in einer Ansicht entsprechend der 1 eine erfindungsgemäße Lageranordnung.
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Im Hinblick auf ein einfacheres Verständnis der Erfindung wird zunächst anhand der 1 eine nicht von der Erfindung umfasste Lageranordnung beschrieben. Demzufolge weist das Getriebe eine Gehäusewand 1 mit einer Gehäuseöffnung auf. Diese wird von einem an der Gehäusewand 1 angeformten Nabenabschnitt 5 begrenzt. In der Gehäuseöffnung ist eine Getriebewelle 7 mit ihrem Wellenende 6 über ein Axiallager 8 drehgelagert Das Wellenende 6 der Getriebewelle 7 schließt gehäuseaußen unmittelbar nach dem Axiallager 8 ab. Auf der Getriebewelle 7 sitzt ein zur Gehäuseöffnung axial benachbartes Festzahnrad 9, das Bestandteil eines Getriebe-Zahnradsatzes ist. Das Festzahnrad 9 ist über einen Axialabstand a von dem Axiallager 8 beabstandet.
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In dem Getriebe-Zahnradsatz weisen das Festzahnrad 9 sowie das damit kämmende Zahnrad jeweils eine Schrägverzahnung auf. Aufgrund der Schrägverzahnung stellt sich im Getriebe-Betrieb eine Axialkraft F ein, die die Getriebewelle 7 in einer Hauptwirkrichtung W nach gehäuseinnen zieht. In der 1 ist das Axiallager 8 sowohl an einem radial äußeren Gehäuse-Lagersitz 11 als auch an einem Wellen-Lagersitz axial gesichert. Für die gehäuseseitige Axialsicherung ist das Axiallager 8 zwischen einem gehäuseäußeren Sicherungsring 15 und einem gehäuseinneren Ringbund 17 positioniert. Der Ringbund 17 ist im Vergleich zum Gehäuse-Lagersitz 11 durchmesserreduziert. Der Sicherungsring 15 ist in einer, im Gehäuse-Lagersitz 11 ausgebildeten Sicherungsring-Nut 19 eingesetzt. In der 1 ist der durchmesserkleine Ringbund 17 unmittelbar am äußeren Ende des Nabenabschnitts 5 ausgebildet, während sich der durchmessergroße Gehäuse-Lagersitz 11 bis unmittelbar zum inneren Ende des Nabenabschnitts 5 erstreckt. Von daher ist beim Getriebe-Zusammenbau das Axiallager 8 von gehäuseinnen in die Gehäuseöffnung 3 einschiebbar.
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In der 1 wird bei einer Wellen-Belastung die Axialkraft F in der Hauptwirkrichtung W (das heißt nach gehäuseinnen) auf die Getriebewelle 7 ausgeübt. Die Getriebewelle 7 wirkt über das axialkraftübertragende Axiallager 8 sowie über den Sicherungsring 15 mit der Axialkraft F auf die Gehäusewand 1 ein. Der Sicherungsring 15 stützt sich dabei auf tragendes GehäusewandMaterial 21 ab. Dessen Materialstärke m ist so bemessen, dass eine beschädigungsfreie Krafteinleitung über den Sicherungsring 15 in die Gehäusewand 1 sichergestellt ist.
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Die Materialstärke m des tragenden Gehäusewand-Materials 21 und die Sicherungsring-Breite b addieren sich in der 1 zu einer vergleichsweisen großen Axiallänge I auf, über die das Axiallager 8 von der Gehäusewand-Innenseite 23 beabstandet ist. Die vergleichsweise große Axiallänge I führt zu einem vergrößerten Axialabstand a zwischen dem Festzahnrad 9 und dem Axiallager 8, was die Getriebewelle 7 biegeweicher macht. Zudem führt die vergleichsweise große Axiallänge I zu einer erhöhten Gesamtlänge c der Getriebewelle 7.
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In der 2 ist eine erfindungsgemäße Lageranordnung gezeigt, deren Aufbau und Funktionsweise der in der 1 gezeigten Lageranordnung im Wesentlichen entspricht. Von daher wird auf die Vorbeschreibung verwiesen. Im Gegensatz zur 1 kann in der 2 die Axiallänge I zwischen dem Axiallager 8 und der Gehäusewand-Innenseite 23 in konstruktiv einfacher Weise verkürzt werden. Dadurch ergibt sich eine im Vergleich zur 1 kurzbauende Axialsicherung.
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In der 2 ist der Ringbund 17 auf der, in die Hauptwirkrichtung Wweisenden Axiallager-Seite angeordnet, während der Sicherungsring 15 auf der in Gegenrichtung weisenden Axiallager-Seite angeordnet ist.
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Bei einer Wellen-Belastung in der Hauptwirkrichtung W wirkt die Getriebewelle 7 über das axialkraftübertragende Axiallager 8 mit der Axialkraft F auf den Ringbund 17 ein. Die Materialstärke m des Ringbunds 17 ist so bemessen, dass bei der Wellen-Belastung sich das Axiallager 8 gegen ausreichend tragendes Gehäusewand-Material 21 abstützt, um eine beschädigungsfreie Krafteinleitung über den Ringbund 17 in die Gehäusewand 1 sicherzustellen.
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Im Unterschied zur 1 entspricht in der 2 die Axiallänge I, über die das Axiallager 8 von der Gehäusewand-Innenseite 23 beabstandet ist, der Materialstärke m des Ringbunds 17 (ohne zwischengeschaltetem Sicherungsring 15). Von daher kann erfindungsgemäß die Axiallänge I zwischen dem Axiallager 8 und der Gehäusewand-Innenseite 23 reduziert werden. Dies führt zu einem, im Vergleich zur 1 reduzierten Axialabstand a zwischen dem Festzahnrad 9 und dem Axiallager 8. Zudem ergibt sich eine im Vergleich zur 1 reduzierte Wellenlänge c der Getriebewelle 6.
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Die Getriebewelle kann daher kürzer, biegesteifer sowie insgesamt kostengünstiger hergestellt werden, da das Axiallager 8 näher an eine Krafteinleitungsstelle (am Zahnradsatz) gerückt ist, das heißt weiter nach gehäuseinnen versetzt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebegehäusewand
- 5
- Nabenabschnitt
- 6
- Wellenende
- 7
- Getriebewelle
- 8
- Axiallager
- 9
- Festzahnrad
- 11
- Gehäuse-Lagersitz
- 15
- Sicherungsring
- 17
- Ringbund
- 19
- Sicherungsring-Nut
- 21
- tragendes Gehäusewand-Material
- 23
- Gehäusewand-Innenseite
- m
- Materialstärke
- b
- Sicherungsring-Breite
- a
- Axialabstand
- I
- Axiallänge
- c
- Getriebewellen-Länge
- F
- Axialkraft
- W
- Hauptwirkrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10256752 C5 [0004]
- EP 2954232 B1 [0004]
- WO 2005/090832 A1 [0004]
