DE1272051B

DE1272051B - Lose auf einer Welle umlaufendes Zahnrad fuer Fahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE1272051B
Application number: DEP1272A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl-Albert Eckstein
Original assignee: Industriewerk Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1963-09-21
Filing date: 1963-09-21
Publication date: 1968-07-04

Description

Lose auf einer Welle umlaufendes Zahnrad für Fahrzeuggetriebe Die Erfindung betrifft ein lose auf einer Welle umlaufendes Zahnrad für Fahrzeuggetriebe, welches auf der Welle unter Zwischenschaltung von Wälzkörpern gelagert ist, die in einem Käfig untergebracht sind. Derartige Zahnräder sind unter der Bezeichnung Losräder bekannt und stehen in Kraftfahrzeuggetrieben jeweils mit einem weiteren Zahnrad im Eingriff. Bei Einschaltung gewisser Gangstufen laufen diese Losräder lose auf ihrer Welle um, während sie bei Einschaltung einer bestimmten Gangstufe fest mit dieser Welle gekuppelt sind.
Es ist bekannt und seit langer Zeit üblich, derartige Losräder unter Zwischenschaltung von in Käfigen untergebrachten Wälzkörpern auf ihren Wellen zu lagern. Diese Lagerungsart kann aber in bestimmten Fällen einen Nachteil darstellen.
Es ist bekannt, daß in den Fällen, in denen unbelastete Zahnräder miteinander im Eingriff stehen und unter hoher Drehzahl umlaufen, infolge des unvermeidlichen Spieles zwischen den Zahnflanken heulende Geräusche auftreten können. Dies ist dadurch zu erklären, daß das getriebene, unbelastet umlaufende Zahnrad in Umfangsrichtung in Schwingungen gerät, wodurch seine Zähne in rascher Aufeinanderfolge abwechselnd mit den vor bzw. hinter ihnen liegenden Zähnen des antreibenden Rades in Berührung kommen. Die Praxis zeigt, daß diese Geräusche sofort unterdrückt werden können, wenn das lose umlaufende angetriebene Rad etwas abgebremst wird, so daß seine Zähne zwangläufig nur gegen die in Drehrichtung hinter ihnen liegenden Zähne des treibenden Rades anliegen. Schwingungen des frei umlaufenden Zahnrades können dann nicht mehr auftreten.
Da es unzweckmäßig und aufwendig wäre, eine besondere Abbremsvorrichtung für das Zahnrad vorzusehen, empfiehlt es sich, die Reibungsleistung des verwendeten Wälzlagers so weit zu erhöhen, daß ein ausreichendes Abbremsen des Zahnrades erreicht wird, um die Umfangsschwingungen zu unterdrücken.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Käfig an mindestens einer Stelle seines Umfanges einen durchgehenden Längsschlitz aufweist. Durch diese Ausbildung wird es möglich, daß sich der Wälzkörperkäfig im Betrieb unter der auf ihn einwirkenden Fliehkraft aufweitet und sich dabei entweder auf den Wälzkörpern oder unmittelbar an der Wälzkörperlaufbahn abstützt und damit eine Erhöhung der Reibungsleistung des Lagers bewirkt.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der Käfig auch an mehreren Stellen seines Umfanges durchgehende Längsschlitze aufweisen, durch die er in einzelne Käfigsegmente unterteilt ist. Auf diese Weise kann eine Erhöhung der oben beschriebenen Wirkung erzieht werden. Während bei einem Käfig, der nur an einer Stelle seines Umfanges geschlitzt ist, das Aufweiten und damit die erzielte Bremswirkung von der Steifigkeit des Käfigs selbst abhängt, wird dieser Faktor durch das Unterteilen des Käfigs in einzelne Segmente ausgeschaltet. Die einzelnen Käfigsegmente können sich hier vielmehr unter Einwirkung der Fliehkraft völlig frei radial nach außen bewegen und die erwünschte Erhöhung der Reibungsleistung bewirken.
Wälzkörperkäfige, die an einer Stelle ihres Umfanges einen durchgehenden Längsschlitz aufweisen oder die auch an mehreren Stellen ihres Umfanges durch solche Längsschlitze in einzelne Käfigsegmente unterteilt sind, sind bereits seit langer Zeit bekannt. Man hat sie bisher immer dann verwendet, wenn ein in sich geschlossener Käfig nicht eingebaut werden konnte, was insbesondere bei gekröpften bzw. eingestochenen Wellen der Fall war. Bei Losrädern in Getrieben hat man dagegen diese Käfige bisher nicht verwendet, weil man es in diesen Fällen nicht für erforderlich hielt und durch die konstruktive Ausbildung der Welle dazu nicht gezwungen war.
Schließlich kann nach der Erfindung der Käfig so ausgebildet sein, daß die die Wälzkörper aufnehmenden Käfigöffnungen sich zur Käfigbohrungsseite hin in einem spitzen Keilwinkel verengen. Durch diese konstruktive Ausbildung wird erreicht, daß sich die die Käfigöffnungen begrenzenden Keilflächen gegen die Mantelflächen der Wälzkörper anlegen und dabei diese abbremsen, wenn sich der Käfig unter Einwirkung der Fliehkraft radial nach außen bewegt.
Auch die Ausbildung der die Wälzkörper aufnehmenden Käfigöffnungen in der Art, daß sie sich zur Käfigbohrungsseite hin in einem spitzen Keilwinkel verengen, ist bereits bekanntgeworden. In der bekannten Ausführung wurden derart ausgebildete Käfigöffnungen bei einem Käfig verwendet, der durch einen oder mehrere durchgehende Längsschlitze unterteilt war. Die vorteilhaften Auswirkungen dieser Käfiggestaltung gemäß der Erfindung konnten jedoch nicht erreicht werden, weil man, wie oben ausgeführt wurde, bislang keine Veranlassung sah, derartige geteilte Käfige bei der Lagerung von Losrädern zu verwenden.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der beschriebenen Erfindung dargestellt. Es zeigt A b b. 1 einen Längsschnitt durch eine Losradlagerung, A b b. 2 und 3 je einen Querschnitt nach Linie II, III-II, III der A b b.1, A b b. 4 einen vergrößerten Teilquerschnitt durch einen Käfig.
In A b b. 1 ist auf einer Welle 1 ein Losrad 2 unter Zwischenschaltung der zylindrischen Wälzkörker 3 gelagert. Die Wälzkörper 3 sind dabei in einem Käfig 4 untergebracht. Die Axialbeweglichkeit des Losrades 2 auf der Welle 1 wird einerseits durch einen Wellenbund 5 und andererseits durch eine Scheibe 6, die durch einen Sprengring 7 gesichert ist, begrenzt.
Der Querschnitt nach A b b. 2 läßt erkennen, daß der die Wälzkörper 3 aufnehmende Käfig durch zwei Längsschlitze 8 in die beiden Segmente 4' unterteilt ist. Unter Einwirkung der im Betrieb auftretenden Fliehkraft können sich diese beiden Käfigsegmente 4' frei radial nach außen bewegen.
In A b b. 3 ist eine Variante der Ausführung nach A b b. 2 dargestellt, bei der der Käfig 4 an seinem Umfang nur einen einzigen Längsschlitz 8 aufweist. Durch diesen Längsschlitz 8 ist es möglich, daß sich der Käfig unter Einwirkung der auftretenden Fliehkraft aufweitet und sich entweder auf den Wälzkörpern 3 oder an der Wälzkörperlaufbahn in dem Losrad 2 abstützt.
In A b b. 4 ist schließlich in einem vergrößerten Teilquerschnitt eine mögliche Käfigausführung gezeigt. Bei diesem Käfig sind die Wälzkörper 3 in Öffnungen untergebracht, die in Umfangsrichtung durch die Käfigstege 9 begrenzt werden, die quadratischen oder rechteckigen Querschnitt besitzen. Bei dieser Ausbildung der Käfigstege 9 sind ihre den Wälzkörpern 3 zugekehrten Begrenzungsflächen so zueinander geneigt, daß sich die öffnungen zur Käfigbohrungsseite hin in einem spitzen Keilwinkel verengen. Die Halterung der Wälzkörper 3 radial nach außen wird bei diesem Käfig durch Haltevorsprünge 10 erzielt, die durch plastische Verformung aus den Käfigstegen 9 herausgedrückt wurden. Durch die keilförmige Verengung der die Wälzkörper 3 aufnehmenden Käfigöffnungen kann erreicht werden, daß, wenn sich der Käfig 4 unter Einwirkung der Fliehkraft radial nach außen bewegt, sich die Stege 9 fest gegen die Mantelflächen der Wälzkörper 3 anlegen und dabei die letzteren abbremsen. Die Größe der erzielten Bremswirkung hängt dabei, dem Zweck dieser Konstruktion entsprechend, von der jeweiligen Drehzahl des Losrades 2 ab.

Claims

Patentansprüche: 1. Lose auf einer Welle umlaufendes Zahnrad für Fahrzeuggetriebe, welches auf der Welle unter Zwischenschaltung von Wälzkörpern gelagert ist, die in einem Käfig untergebracht sind, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Käfig (4) an mindestens einer Stelle seines Umfanges einen durchgehenden Längsschlitz (8) aufweist.
2. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (4) an mehreren Stellen seines Umfanges durchgehende Längsschlitze (8) aufweist, durch die er in einzelne Käfigsegmente (4') unterteilt ist.
3. Zahnrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wälzkörper (3) aufnehmenden Käfigöffnungen sich zur Käfigsbohrungsseite hin in einem spitzen Keilwinkel verengen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 959 699, 1056 485; französische Patentschrift Nr. 1303 538; USA.-Patentschrift Nr. 2 320 618; »Nadelkäfige und Nadellager«, Handbuch der Fa. Industriewerk Schaeffler, vom Frühjahr 1958, S. B.