DE1575611C - Lagerung eines auf einer Getriebewelle eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes frei drehbaren Zahnrades - Google Patents
Lagerung eines auf einer Getriebewelle eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes frei drehbaren ZahnradesInfo
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- DE1575611C DE1575611C DE1575611C DE 1575611 C DE1575611 C DE 1575611C DE 1575611 C DE1575611 C DE 1575611C
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Lagerung eines auf einer Getriebewelle eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes
frei drehbaren Zahnrades mittels dünner zylindrischer Wälzkörper mit geringfügig
schräggestellten Drehachsen.
Bei den Kraftfahrzeug-Schaltgetrieben moderner Bauart wird die Vorgelegewelle in jedem eingeschalteten
Gang über Zahnräder von der Getriebeeingangswelle angetrieben. Die Zahnräder der Vorgelegewelle
kämmen dabei dauernd mit den Zahnrädern der Getriebehauptwelle oder je nach Ausführung auch
mit den Zahnrädern der Getriebeeingangswelle, so daß diese unabhängig von der Drehzahl der beiden
Wellen umlaufen, und zwar laufen die jeweils nicht mit der Getriebehauptwelle bzw. -eingangswelle gekuppelten
Zahnräder mit einer ihrem Übersetzungsverhältnis entsprechenden Relativgeschwindigkeit zur
Getriebehauptwelle bzw. -eingangswelle um. Da die auf den Getriebewellen angeordneten Zahnräder
unverschieblich, aber frei drehbar gelagert sind, werden sie auch als Losräder bezeichnet.
Es ist bekannt, die Zahnräder unmittelbar auf der Getriebehauptwelle zu lagern. Da es sich hierbei um
eine Stahl-auf-Stahl-Gleitpaarung handelt, sind die
Reibungsverluste sehr groß, was sich in einer erhöhten Temperatur äußert. Aus diesen Gründen versucht
man die Losräder auf Wälzlagern zu lagern. Wegen des Raummangels — die Getriebe sollen so klein wie
möglich gehalten werden — wurden deshalb bereits Nadellager, die in radialer Richtung verhältnismäßig
niedrig bauen, paarweise zur Lagerung der Losräder vorgesehen. Da die vorgeschlagenen Radial-Nadellager
jedoch nur Radialkräfte aufnehmen können, müssen zur Aufnahme des durch die Schrägverzahnung
der Zahnräder entstehenden Axialschubes besondere Vorkehrungen getroffen werden. So ist es
bekannt, die Seitenflächen des Losrades an Wellenbunden od. dgl, anlaufen zu lassen, d. h. den Axialschub
durch eine Gleitlagerung aufzunehmen. Nun bringt eine solche Maßnahme einmal eine höhere Reibung
mit sich, zum anderen muß das Losrad sehr genau zwischen den axialen Anlaufflächen eingepaßt
werden. Dieses Einpassen bereitet insofern noch Schwierigkeiten, als sich im Betrieb das Losrad erwärmt,
wobei es eine Längenausdehnung auch in axialer Richtung erfährt. Diese Längenausdehnung
muß also beim Einpassen des Losrades berücksichtigt werden, so daß es bei angestrengtem Betrieb nicht
zum Fressen des Losrades kommt. Das axiale Spiel darf andererseits aber wegen der Synchronanordnungen
nicht zu groß gehalten werden. Bei Getrieben mit mehreren Losrädern, wie sie bei den modernen
PKW-, erst recht jedoch bei den LKW-Getrieben die Regel sind, bereitet dieses Einpassen ganz besonders -.
Schwierigkeiten. Hinzu kommt hier noch, daß die Getriebehauptwelle zur Schaffung der axialen Anlaufflächen
mehrfach abgesetzt werden muß und daß auf den Absätzen Anlaufringe u. dgl. vorgesehen
werden müssen. Außerdem ist es erforderlich, die Stirnseiten der Losräder genau planparallel zu
schleifen.
Um diese genannten Nachteile zu mindern, ist es bereits bekanntgeworden, den Axialschub wenigstens
eines der Losräder durch beiderseits des Losrades angeordnete Axial-Zylinderrollenlager oder Axial-Nadellager
aufzunehmen. Diese Ausführung hat jedoch wieder den Nachteil, daß sie wegen der für jedes
Losrad notwendigen zusätzlichen zwei Axiallager einmal erheblich verteuert wird und zum anderen der
Platzbedarf bedeutend größer wird. Diese Nachteile können jedoch bei einer modernen Getriebefertigung
nicht in Kauf genommen werden.
Es hat sich_ weiterhin bei Lagerungen von Losrädern mit Radial-Nadellagern herausgestellt, daß der
geringe Reibungswert dieser Nadellagerkäfige insofern einen Nachteil darstellen kann, als bei unbelastet, mit
hohen Drehzahlen umlaufenden Zahnrädern infolge des unvermeidlichen Spiels zwischen den Zahnflanken
heulende Geräusche auftreten können. Diese Geräusche können, wie die Praxis gezeigt hat, sofort
unterdrückt werden, wenn das Losrad abgebremst wird. Man hat deshalb bereits vorgeschlagen (deutsche
Auslegeschrift 1208 124), mindestens einige Fenster oder Taschen des Käfigs geringfügig schräg zur
Lagerachse anzustellen, d. h. zu schränken, damit der Käfig abgebremst, also die Reibung erhöht, und so
die oben beschriebenen Geräusche vermieden werden. Da jedoch eine schräg zur Lagerachse angestellte
Nadel einen Axialschub hervorruft, der den Käfig entlang der Welle wandern läßt, ist es erforderlich,
die Taschen abwechselnd nach beiden Seiten schräg zu stellen, und zwar so, daß die durch die einzelnen
Nadeln hervorgerufenen Axialschübe sich gegenseitig aufheben. Diese Forderung ist jedoch selbst bei den
heutigen Fertigungsmethoden nicht sehr einfach zu erfüllen. Außerdem können mit dieser bekannten Anordnung
nur die inneren Axialkräfte aufgenommen werden. Zur Aufnahme der äußeren, d. h. der durch
die Verzahnung hervorgerufenen Axialkräfte sind bei dieser Lagerung besondere Axiallager erforderlich.
Damit wird die Zahl der Einzelteile der Lagerung erhöht, der Platzbedarf vergrößert und die Lagerung
erheblich verteuert.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagerung zur Geräuschunterdrückung zu schaffen,
die bei kleinstem radialem Bauraum ohne zusätzliche Mittel äußere Axialkräfte in beiden Richtungen
aufnimmt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, jedes Losrad auf zwei Wälzlagern mit dünnen zylindrischen
Wälzkörpern zu lagern, deren Drehachsen zur Aufnahme von Axialkräften einen Doppelkegel
mit kleinen Winkeln zu der Drehachse der Lagerung beschreiben.
Durch die dünnen Wälzkörper, deren Drehachsen zur Achse des Lagers unter einem kleinen Winkel
geneigt sind, wird die Bauhöhe des Lagers gering gehalten, sie ist nicht größer als die der üblicherweise
verwendeten Nadellager. Durch die Neigung der Wälzkörper und die kegeligen Laufbahnen können
die Lager auch Axialkräfte aufnehmen. Da ohnehin jeweils zwei Lager für ein Losrad vorgesehen werden
müssen, werden die Lager so eingebaut, daß die Drehachsen der Wälzkörper der beiden Lager einen
Doppelkegel beschreiben — d. h. also, daß die Lager in sogenannter X- oder O-Anordnung eingebaut werden—,
wodurch Axialkräfte in beiden Richtungen aufgenommen werden. Die Anordnung besonderer
Axiallager kann somit entfallen. Weiterhin wird durch die Anordnung der zylindrischen Wälzkörper auf den
kegeligen Laufbahnen infolge der unterschiedlichen Relativgeschwindigkeiten an beiden Enden der Rolle
die Reibung geringfügig erhöht, wodurch das Losrad im unbelasteten Zustand abgebremst und damit die
oben geschilderte Geräuschbildung unterbunden wird.
Die erfindungsgemäße Lagerung ist also nicht brei-
ter als die mit den üblichen Nadellagern, irgendwelche besonderen Vorkehrungen für die Aufnahme der
Axialkräfte sind jedoch nicht erforderlich, es entfallen also zusätzliche Axiallager oder axiale Anlaufflächen.
Weiterhin ist ein genaues Einpassen der Losräder ebenso wie ein vielmaliges Absetzen der
Getriebewellen nicht mehr erforderlich. Die axiale Fixierung der Losräder erfolgt zweckmäßigerweise
einmal durch einen in die Bohrung des Zahnrades eingesetzten, zwischen beiden Außenringen des
Lagers angeordneten Sprengring, zum anderen über die nebeneinander auf der Getriebehauptwelle aufgesetzten
Innenringe. „ ·
Nähere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend . an Hand eines Ausführungsbeispieles beschrieben.
Von dem Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe ist der Einfachheit halber lediglich die obere Hälfte der
Getriebeeingangs- und Getriebehauptwelle mit den darauf frei drehbaren Zahnrädern, und zwar im Leerlauf,
geschnitten gezeichnet.
In dem Getriebegehäuse 1 sind die Getriebeeingangswelle 2, die Getriebehauptwelle 3 und die Vorgelegewelle
4 mittels Wälzlager gelagert. Die Getriebeeingangswelle 2 trägt ein Zahnrad 5 und die
Getriebehauptwelle die Zahnräder 6, 7, 8, 9 und 10, die jeweils frei drehbar auf den jeweiligen Wellen
sitzen. Durch die zwischen den einzelnen Zahnrädern angeordneten Synchronanordnungen 11, die jeweils
aus einer Nabe 12 mit einer Schiebehülse 13 und den Synchronkegelringen 14 und 15 bestehen, werden
beim Schalten der Gänge die entsprechenden Zahnräder und die Getriebewellen formschlüssig miteinander
verbunden. Die übrigen nicht gekuppelten Zahnräder, die mit den entsprechenden Zahnrädern
der Vorgelegewelle dauernd-kämmen, laufen nun unabhängig von der Drehzahl der Getriebehauptwelle
bzw. -eingangswelle mit einer ihrem Übersetzungsverhältnis entsprechenden Relativgeschwindigkeit zu
den beiden Wellen um. Zur Vermeidung der Gleitreibung zwischen den Zahnrädern und den Getriebewellen
ist jedes Zahnrad über zwei Wälzlager 16 und 17 gelagert. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden
zur Lagerung der Losräder Wälzlager verwendet, bei denen dünne, zylindrische Wälzkörper 18, ζ. Β.
Nadeln, auf flachkegeligen Laufbahnen 19 bzw. 20 der beiden Lagerringe 21 und 22 angeordnet sind.
Die Drehachsen der Nadeln 18 sind also nicht parallel zur Lagerachse, sondern unter einem kleinen Winkel
geneigt. Dieses Lager wird somit im Gegensatz zu den üblichen Radialnadellagern, bei denen die Drehachsen
der Nadeln parallel zur Lagerachse liegen, in die Lage versetzt, neben Radialkräfte auch Axialkräfte
aufzunehmen oder, mit anderen Worten, das zu lagernde Teil auch axial zu führen. Da ein Lager
nur die Axialkräfte aus einer Richtung aufnehmen kann, werden — da ohnehin meist zwei Nadellager
für ein Losrad vorgesehen werden müssen —■- zweckmäßig
zwei Lager mit zur Lagerachse geneigten Nadeln so eingebaut, daß die Neigung der Wälzkörper
in beiden Lagern entgegengesetzt gerichtet ist, so daß eine in der Wälzlagertechnik als O- oder X-Anordnung
bekannte Anordnung entsteht.
Im vorliegenden Beispiel sind die Lager eines Losrades so angeordnet, daß eine O-Anordnung vorliegt.
Die Außenringe 21 der beiden Lager sind durch einen in die Bohrung 23 des Zahnrades eingesetzten Sprengring
24 axial fixiert, während die Innenringe 22 der Lager zweier oder mehrerer Losräder sich gegeneinander
an einem Wellenbund 25 od. dgl. und einem Sprengring 26 abstützen'. Die erfindungsgemäße Anordnung
hat also auch den Vorteil, daß die Welle nicht im Bereich jedes· Losrades mit einem unterschiedlichen
Durchmesser ausgeführt, d. h. also nicht mehrmals abgesetzt werden muß.
. Der Sprengring 24 ist ebenso wie die Nut 27 in der Bohrung 23 zweckmäßig mit geneigten Seitenflächen 28 ausgeführt, so daß der Sprengring 24 unabhängig von Toleranzen der .Nutbreite axial in der Nut festsitzt und somit das Zahnrad genau axial fixiert.
. Der Sprengring 24 ist ebenso wie die Nut 27 in der Bohrung 23 zweckmäßig mit geneigten Seitenflächen 28 ausgeführt, so daß der Sprengring 24 unabhängig von Toleranzen der .Nutbreite axial in der Nut festsitzt und somit das Zahnrad genau axial fixiert.
Zur Ausführung der Wälzlager selbst ist noch zu sagen, daß'die Lagerringe 21 und 22 zweckmäßig
ohne feste Borde ausgeführt, also die kegeligen Laufbahnen 19 und 20 glatt durchgehend ausgebildet sind,
was das Schleifen dieser Laufbahnen wesentlich erleichtert. Lediglich am Außenring 21 am weiten Ende
der Laufbahn ist eine Nut 29 eingestochen, in die ein geschlossener oder geschlitzter Bordring 30 eingesetzt
ist, an dem die Wälzkörper 18 mit ihren Stirnflächen zum Anlauf kommen.
Schließlich ist noch zu erwähnen, daß es ohne weiteres möglich ist, an Stelle eines langen Wälzkörpers
zwei oder mehr kürzere Wälzkörper hintereinander anzuordnen.
Claims (4)
1.'s Lagerung eines auf einer Getriebewelle
eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes frei drehbaren Zahnrades mittels dünner zylindrischer Wälzkörper
mit geringfügig schräggestellten Drehachsen, gekennzeichnetdurch zwei Wälzlager mit
dünnen zylindrischen Wälzkörpern, deren Drehachsen zur Aufnahme von Axialkräften einen
Doppelkegel mit kleinen Winkeln zu der Drehachse der Lagerung beschreiben.
2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Außenringe der eine Lagerung bildenden Wälzlager durch einen in eine
Nut in der Bohrung des Losrades eingesetzten Sprengring axial fixiert sind.
3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kegeligen Laufbahnen
der Wälzlager ohne feste seitliche Borde ausgeführt sind.
4. Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahnen der Außenringe der
Wälzlager am weiten Ende mit je einer Nut versehen sind, in die jeweils ein geschlossener oder
offener Bordring eingesetzt ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006031263A1 (de) * | 2006-07-06 | 2008-01-10 | Zf Friedrichshafen Ag | Losradlagerung in einem Getriebe |
DE102014219896A1 (de) * | 2014-10-01 | 2016-04-07 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Wellenanordnung |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006031263A1 (de) * | 2006-07-06 | 2008-01-10 | Zf Friedrichshafen Ag | Losradlagerung in einem Getriebe |
DE102014219896A1 (de) * | 2014-10-01 | 2016-04-07 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Wellenanordnung |
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