DE1575611B1

DE1575611B1 - MOUNTING OF A FREELY ROTATING GEAR WHEEL ON A GEAR SHAFT OF A MOTOR VEHICLE MANUAL GEARBOX

Info

Publication number: DE1575611B1
Application number: DE19661575611
Authority: DE
Inventors: Anton Max
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1966-06-02
Filing date: 1966-06-02
Publication date: 1971-04-22
Also published as: AT289563B; GB1187770A

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die mal erheblich verteuert wird und zum anderen der Lagerung eines auf einer Getriebewelle eines Kraft- . Plätzbedarf bedeutend größer wird. Diese Nachteile fahrzeug-Schaltgetriebes frei drehbaren Zahnrades können jedoch bei einer modernen Getriebefertigung mittels dünner zylindrischer Wälzkörper mit gering- nicht in Kauf genommen werden, fügig schräggestellten Drehachsen. 5 Es hat sich weiterhin bei Lagerungen von Los-The present invention relates to the times is considerably more expensive and on the other hand the Storage of a on a gear shaft of a power. Space requirement becomes significantly larger. These disadvantages Vehicle gearbox freely rotatable gear can, however, in a modern gearbox production by means of thin cylindrical rolling elements with low- not accepted, docile inclined axes of rotation. 5 In the case of the storage of lots

Bei den Kraftfahrzeug-Schaltgetrieben moderner rädern mit Radial-Nadellagern herausgestellt, daß der Bauart wird die Vorgelegewelle in jedem eingeschal- geringe Reibungswert dieser Nadellagerkäfige insofern teten Gang über Zahnräder von der Getriebeeingangs- einen Nachteil darstellen kann, als bei unbelastet, mit welle angetrieben. Die Zahnräder der Vorgelegewelle hohen Drehzahlen umlaufenden Zahnrädern infolge kämmen dabei dauernd mit den Zahnrädern der io des unvermeidlichen Spiels zwischen den Zahnflanken Getriebehauptwelle oder je nach Ausführung auch heulende Geräusche auftreten können. Diese Gemit den Zahnrädern der Getriebeeingangswelle, so rausche können, wie die Praxis gezeigt hat, sofort daß diese unabhängig von der Drehzahl der beiden unterdrückt werden, wenn das Losrad abgebremst Wellen umlaufen, und zwar laufen die jeweils nicht wird. Man hat deshalb bereits vorgeschlagen (deutsche mit der Getriebehauptwelle bzw. -eingangswelle ge- 15 Auslegeschrift 1 208 124), mindestens einige Fenster -kuppelten Zahnräder mit einer ihrem Übersetzungs- oder Taschen des Käfigs geringfügig schräg zur Verhältnis entsprechenden Relativgeschwindigkeit zur Lagerachse anzustellen, d. h. zu schränken, damit der Getriebehauptwelle bzw. -eingangswelle um. Da die Käfig abgebremst, also die Reibung erhöht, und so auf den Getriebewellen angeordneten Zahnräder die oben beschriebenen Geräusche vermieden werden, unverschieblitih, aber frei drehbar gelagert sind, wer- 20 Da jedoch eine schräg zur Lagerachse angestellte den sie auch als Losräder bezeichnet. Nadel einen Axialschub hervorruft, der den KäfigIn the motor vehicle manual transmissions of modern wheels with radial needle bearings that the The countershaft is designed to this extent in every form of low friction value of these needle bearing cages teten gear via gears from the transmission input can be a disadvantage than with unloaded shaft driven. The gears of the countershaft high speeds rotating gears as a result constantly mesh with the gears of the inevitable backlash between the tooth flanks Transmission main shaft or, depending on the version, howling noises can occur. This Gemit the gears of the transmission input shaft can, as practice has shown, immediately that these are suppressed regardless of the speed of the two when the idler wheel brakes Waves run around, and each one does not run. It has therefore already been suggested (German 15 Auslegeschrift 1 208 124), at least a few windows -coupled gears with one of their transmission or pockets of the cage at a slight angle to the Set the ratio of the corresponding relative speed to the bearing axis, d. H. to restrict so that the Transmission main shaft or input shaft. As the cage brakes, so the friction increases, and so on the noises described above are avoided, are immovably, but freely rotatably mounted, but an inclined position to the bearing axis which she also calls loose gears. Needle creates an axial thrust that the cage

Es ist bekannt, die Zahnräder unmittelbar auf der entlang der Welle wandern läßt, ist es erforderlich, Getriebehauptwelle zu lagern. Da es sich hierbei um die Taschen abwechselnd nach beiden Seiten schräg eine Stahl-auf-Stahl-Gleitpaarung handelt, sind die zu stellen, und zwar so, daß die durch die einzelnen Reibungsverluste sehr groß, was sich in einer erhöhten 25 Nadeln hervorgerufenen Axialschübe sich gegenseitig Temperatur äußert. Aus diesen Gründen versucht aufheben. Diese Forderung ist jedoch selbst bei den man die Losräder auf Wälzlagern zu lagern. Wegen heutigen Fertigungsmethoden nicht sehr einfach zu des Raummangels — die Getriebe sollen so klein wie erfüllen. Außerdem können mit dieser bekannten Anmöglich gehalten werden — wurden deshalb bereits Ordnung nur die inneren Axialkräfte aufgenommen Nadellager, die in radialer Richtung verhältnismäßig 3° werden. Zur Aufnahme der äußeren, d. h. der durch niedrig bauen, paarweise zur Lagerung der Losräder die Verzahnung hervorgerufenen Axialkräfte sind bei vorgesehen. Da die vorgeschlagenen Radial-Nadel- dieser Lagerung besondere Axiallager erforderlich, lager jedoch nur Radialkräfte aufnehmen können, Damit wird die Zahl der Einzelteile der Lagerung ermüssen zur Aufnahme des durch die Schrägverzah- höht, der Platzbedarf vergrößert und die Lagerung nung der Zahnräder entstehenden Axialschubes be- 35 erheblich verteuert.It is known that the gears can move directly on the shaft along the shaft, it is necessary To store the main shaft of the gearbox. Since these are the pockets alternately sloping to both sides A steel-on-steel sliding pair is involved, must be provided in such a way that the individual Friction losses are very large, which is mutually caused in an increased 25 needles axial thrusts Temperature. For these reasons tried to cancel. However, this requirement is even with the to store the idler gears on roller bearings. Not very easy to do because of today's manufacturing methods the lack of space - the gearboxes should be as small as they are. In addition, with this known approach are kept - therefore only the internal axial forces were recorded in order Needle roller bearings that are relatively 3 ° in the radial direction. To accommodate the outer, d. H. the through Build low, in pairs for mounting the idler gears the gearing caused axial forces are at intended. Since the proposed radial needle bearing requires special axial bearings, However, bearing can only absorb radial forces, so the number of individual parts of the bearing will have to be to accommodate the helical teeth, the space requirement increases and the storage The axial thrust produced by the gearwheels is considerably more expensive.

sondere Vorkehrungen getroffen werden. So ist es Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung,special precautions are taken. So it is It is therefore the object of the present invention to

bekannt, die Seitenflächen des Losrades an Wellen- eine Lagerung zur Geräuschunterdrückung zu schafbunden od. dgl. anlaufen zu lassen, d. h. den Axial- fen, die bei kleinstem radialem Bauraum ohne zusätzschub durch eine Gleitlagerung aufzunehmen. Nun liehe Mittel äußere Axialkräfte in beiden Richtungen bringt eine solche Maßnahme einmal eine höhere Rei- 40 aufnimmt.known to sheep the side surfaces of the idler gear on shafts a storage for noise suppression or the like to start, d. H. the axial fen, which with the smallest radial installation space without additional thrust take up by a plain bearing. Now means borrowed external axial forces in both directions such a measure brings about a higher level of efficiency.

bung mit sich, zum anderen muß das Losrad sehr Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen,exercise with itself, on the other hand, the idler wheel must be very To solve this problem, it is proposed

genau zwischen den axialen Anlaufflächen eingepaßt jedes Losrad auf zwei Wälzlagern mit dünnen zylinwerden. Dieses Einpassen bereitet insofern noch drischen Wälzkörpem zu lagern, deren Drehachsen Schwierigkeiten, als sich im Betrieb das Losrad er- zur Aufnahme von Axialkräften einen Doppelkegel wärmt, wobei es eine Längenausdehnung auch in 45 mit kleinen Winkeln zu der Drehachse der Lagerung axialer Richtung erfährt. Diese Längenausdehnung beschreiben.Each idler gear is fitted exactly between the axial contact surfaces on two roller bearings with thin cylinders. This fitting prepares insofar still to store threefold rolling elements, their axes of rotation Difficulties when the idler gear developed a double cone to absorb axial forces during operation warms, whereby there is a linear expansion even at 45 with small angles to the axis of rotation of the bearing axial direction experiences. Describe this linear expansion.

muß also beim Einpassen des Losrades berücksichtigt Durch die dünnen Wälzkörper, deren Drehachsenmust therefore be taken into account when fitting the idler wheel through the thin rolling elements, their axes of rotation

werden, so daß es bei angestrengtem Betrieb nicht zur Achse des Lagers unter einem kleinen Winkel zum Fressen des Losrades kommt. Das axiale Spiel geneigt sind, wird die Bauhöhe des Lagers gering gedarf andererseits aber wegen der Synchronanordnun- 5° halten, sie ist nicht größer als die der üblicherweise gen nicht zu groß gehalten werden. Bei Getrieben mit verwendeten Nadellager. Durch die Neigung der mehreren Losrädern, wie sie bei den modernen Wälzkörper und die kegeligen Laufbahnen können PKW-, erst recht jedoch bei den LKW-Getrieben die die Lager auch Axialkräfte aufnehmen. Da ohnehin Regel sind, bereitet dieses Einpassen ganz besonders jeweils zwei Lager für ein Losrad vorgesehen werden Schwierigkeiten. Hinzu kommt hier noch, daß die 55 müssen, werden die Lager so eingebaut, daß die Dreh-Getriebehauptwelle zur Schaffung der axialen An- achsen der Wälzkörper der beiden Lager einen laufflächen mehrfach abgesetzt werden muß und daß Doppelkegel beschreiben — d, h. also, daß die Lager auf den Absätzen Anlaufringe u. dgl. vorgesehen in sogenannter X- oder O-Anordnung eingebaut werwerden müssen. Außerdem ist es erforderlich, die den —, wodurch Axialkräfte in beiden Richtungen Stirnseiten der Losräder genau planparallel zu 60 aufgenommen werden. Die Anordnung besonderer schleifen. Axiallager kann somit entfallen. Weiterhin wird durchso that it does not undergo a small angle to the axis of the bearing during strenuous operation comes to eating the idler wheel. The axial play is inclined, the overall height of the bearing is allowed to be low on the other hand, keep 5 ° because of the synchronous arrangement, it is not greater than that of the usual genes should not be kept too large. For gearboxes with used needle roller bearings. By the inclination of the several idler gears, as they can with the modern rolling elements and the tapered raceways Passenger car, but even more so with truck gearboxes which the bearings also absorb axial forces. Since anyway Usually, this fitting prepares two bearings for one idler gear Trouble. In addition, the 55 must be installed so that the main shaft of the gearbox To create the axial axes of the rolling elements of the two bearings, a running surface must be set down several times and describe double cones - d, h. so that the camp on the paragraphs thrust rings and the like provided in a so-called X or O arrangement have to. It is also required that the -, creating axial forces in both directions Front sides of the idler gears are recorded exactly plane-parallel to 60. The arrangement special ribbons. Axial bearings can thus be omitted. Furthermore, through

Um diese genannten Nachteile zu mindern, ist es die Anordnung der zylindrischen Wälzkörper auf den bereits bekanntgeworden, den Axialschub wenigstens kegeligen Laufbahnen infolge der unterschiedlichen eines der Losräder durch beiderseits des Losrades Relativgeschwindigkeiten an beiden Enden der Rolle angeordnete Axial-Zylinderrollenlager oder Axial- 65 die Reibung geringfügig erhöht, wodurch das Losrad Nadellager aufzunehmen. Diese Ausführung hat je- im unbelasteten Zustand abgebremst und damit die doch wieder den Nachteil, daß sie wegen der für jedes oben geschilderte Geräuschbildung unterbunden wird. Losrad notwendigen zusätzlichen zwei Axiallager ein- Die erfindungsgemäße Lagerung ist also nicht brei-In order to reduce these disadvantages mentioned, it is the arrangement of the cylindrical rolling elements on the already become known, the axial thrust at least tapered raceways as a result of the different one of the idler wheels due to relative speeds on both sides of the idler wheel at both ends of the roller arranged axial cylindrical roller bearings or axial 65 increases the friction slightly, whereby the idler wheel Take up needle bearing. This version has braked each in the unloaded state and thus the but again the disadvantage that it is prevented because of the noise generation described above. Idler gear necessary additional two axial bearings The storage according to the invention is therefore not broad-

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.ter than those with the usual needle bearings, any special arrangements for accommodating the Axial forces are not required, however, so there is no need for additional axial bearings or axial contact surfaces. Furthermore, an exact fitting of the idler gears as well as the repeated removal of the Gear shafts no longer required. The axial fixation of the idler gears is expedient once through an inserted into the bore of the gear, between the two outer rings of the The snap ring arranged on the bearing, on the other hand, placed side by side on the main shaft of the transmission Inner rings.

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.Further details of the invention are described below using an exemplary embodiment. For the sake of simplicity, only the upper half of the motor vehicle manual transmission is Transmission input and main shaft with the freely rotating gears on it, namely in idle mode, cut drawn.

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.In the transmission housing 1, the transmission input shaft 2, the main transmission shaft 3 and the countershaft 4 are mounted by means of roller bearings. The transmission input shaft 2 carries a gear 5 and the main transmission shaft carries the gears 6, 7, 8, 9 and 10, each of which is freely rotatable on the respective shaft. The synchronous arrangements 11 arranged between the individual gears, each consisting of a hub 12 with a sliding sleeve 13 and the synchronizing cone rings 14 and 15, connect the corresponding gears and the transmission shafts with one another in a form-fitting manner when the gears are shifted. The remaining non-coupled gears, which constantly mesh with the corresponding gears of the countershaft, now rotate independently of the speed of the main transmission shaft or input shaft at a relative speed to the two shafts that corresponds to their transmission ratio. To avoid sliding friction between the gearwheels and the gear shafts, each gearwheel is supported by two roller bearings 16 and 17. According to the present invention, rolling bearings are used to support the idler gears, in which thin, cylindrical rolling elements 18, ζ. Β. Needles, on flat-conical raceways 19 and 20 of the two bearing rings 21 and 22 are arranged. The axes of rotation of the needles 18 are therefore not parallel to the bearing axis, but rather inclined at a small angle. In contrast to the usual radial needle roller bearings, in which the axes of rotation of the needles are parallel to the bearing axis, this bearing is able to absorb not only radial forces but also axial forces or, in other words, to also guide the part to be supported axially. Since a bearing can only absorb the axial forces from one direction, two bearings with needles inclined to the bearing axis are expediently installed so that the inclination of the rolling elements in both bearings is directed in opposite directions, since two needle bearings usually have to be provided for one idler gear anyway that an arrangement known in rolling bearing technology as an O or X arrangement is created.

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.In the present example, the bearings of a loose wheel are arranged in such a way that there is an O-arrangement. The outer rings 21 of the two bearings are secured by a snap ring inserted into the bore 23 of the gear 24 axially fixed, while the inner rings 22 of the bearings of two or more idler gears are against each other on a shaft collar 25 or the like and a snap ring 26. The arrangement according to the invention thus also has the advantage that the shaft does not have a different one in the area of each idler gear Diameter executed, d. H. so it does not have to be discontinued several times.

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.The snap ring 24, like the groove 27 in the bore 23, is expediently provided with inclined side surfaces 28 carried out so that the snap ring 24 is axially stuck in the groove regardless of tolerances of the groove width and thus the gearwheel is precisely axially fixed.

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.For the implementation of the rolling bearings themselves it should be said that the bearing rings 21 and 22 are appropriate executed without fixed rims, so the tapered raceways 19 and 20 are smooth and continuous, which makes the grinding of these raceways much easier. Only on the outer ring 21 at the wide end The track has a groove 29 cut into it, into which a closed or slotted rim 30 is inserted is, on which the rolling elements 18 come with their end faces to the start.

Schließlich ist noch zu erwähnen, daß es ohne weiteres möglich ist, an Stelle eines langen Wälzkörpers zwei oder mehr kürzere Wälzkörper hintereinander anzuordnen.Finally, it should be mentioned that it is easily possible instead of a long rolling element to arrange two or more shorter rolling elements one behind the other.

Claims

Patent claims:

1. Storage of a freely rotatable on a gear shaft of a motor vehicle gearbox Gear by means of thin cylindrical rolling elements with slightly inclined axes of rotation, characterized by two rolling bearings with thin cylindrical rolling elements, their axes of rotation a double cone with small angles to the axis of rotation to absorb axial forces describe the storage.

2. Storage according to claim 1, characterized in that the two outer rings of the one Rolling bearings forming the bearing by an inserted into a groove in the bore of the idler gear Snap ring are axially fixed.

3. Storage according to claim 1 or 2, characterized in that the tapered raceways the rolling bearings are designed without fixed side rims.

4. Storage according to claim 3, characterized in that the raceways of the outer rings of the Rolling bearings are each provided with a groove at the wide end, in each of which a closed or open rim is used.

1 sheet of QOPY drawings