DE19520507A1 - Preloading device for axial and radial bearings - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorspannen axial und radial tra gender Lager einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Welle, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for bias axially and radially tra gender bearing of a shaft rotatably mounted in a housing, according to the preamble of claim 1.
Bei Getrieben, bei denen die Welle und das Gehäuse aus verschieden sich ausdehnenden Materialien bestehen und die Welle gattungsgemäß z. B. über X-förmig angestellte Kegelrollenlager gelagert ist, stellt sich das Pro blem der Aufrechterhaltung einer möglichst konstanten Lagervorspannung über den gesamten Betriebsbereich. Insbesondere bei Ritzelwellen für Ke gelraddifferentiale ist die Vorspannung besonders wichtig für die Laufruhe des Getriebes.For gearboxes in which the shaft and the housing are different expansive materials and the wave generic z. B. The Pro turns over an X-shaped tapered roller bearing The maintenance of a constant preload as possible over the entire operating area. Especially for pinion shafts for Ke preload is particularly important for smooth running of the transmission.
Bekannt sind Maßnahmen wie z. B. federnde Mittel, definierte Materialpaa rungen etc., die jedoch alle nur Kompromisse darstellen und nur von Fall zu Fall befriedigen können.Measures such as B. resilient means, defined material pair etc. etc., which are all only compromises and only on a case-by-case basis Can satisfy the case.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die selbst bei rauhen Betriebsbedingungen eine zuverläs sige Lagervorspannung und ggf. einen verbesserten Getriebewirkungsgrad ermöglicht.The object of the invention is to provide a device of the generic type to propose a reliable even in harsh operating conditions sige preload and possibly an improved gear efficiency enables.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.This object is achieved with the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous developments of the invention can be found in the further claims.
Erfindungsgemäß sind die Lager über eine zwischen Welle und Gehäuse geschaltete, mit einem Fluiddruck beaufschlagte Kammer mit einer bewegli chen Wand axial vorgespannt. Eine derartige Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie unabhängig von den auftretenden Längenänderungen sowohl im Tieftemperaturbereich als auch bei relativ hohen Betriebstemperaturen eine konstante Vorspannung der Lager ermöglicht, wobei über die bewegliche Wand der erforderliche Längenausgleich ermöglicht ist. Der Fluiddruck kann dabei insbesondere von einer hydraulischen Einrichtung sein, die ggf. im Kraftfahrzeug z. B. für die Getriebesteuerung oder für die Servolenkung oder ggf. für die Motorschmierung bereits vorhanden ist.According to the invention, the bearings are located between the shaft and the housing switched, pressurized chamber with a fluid pressure Chen wall biased axially. Such a device has the advantage that regardless of the changes in length occurring both in Low temperature range as well as at relatively high operating temperatures allows constant preloading of the bearings, with the moving Wall the required length compensation is enabled. The fluid pressure can be in particular of a hydraulic device, which may be in Motor vehicle z. B. for transmission control or for power steering or may already exist for engine lubrication.
Die Kammer kann beispielsweise ringförmig um die Welle angeordnet sein und einerseits den Innenring des Lagers, z. B. eines Kegelrollenlagers, be aufschlagen und andererseits an der Welle, z. B. an einer Ringschulter der Welle, abgestützt sein.The chamber can for example be arranged in a ring around the shaft and on the one hand the inner ring of the bearing, e.g. B. a tapered roller bearing, be open and on the other hand on the shaft, e.g. B. on a shoulder of the ring Shaft, be supported.
Eine besonders einfache Ausführungsform der Kammer kann gemäß An spruch 3 durch zwei Scheiben gebildet sein, die entsprechend geformt eine ringförmige Kammer mit einer beweglichen Wand bilden. Ferner kann diese Kammer über in der Welle ausgebildete Kanäle mit dem unter Druck ste hendem Hydraulikfluid versorgt sein.A particularly simple embodiment of the chamber can, according to An saying 3 be formed by two disks, which are shaped accordingly form an annular chamber with a movable wall. Furthermore, this Chamber via channels formed in the shaft with the ste under pressure be supplied with hydraulic fluid.
Bevorzugt können die Wellenlager durch federnde Mittel, z. B. durch eine auf die Welle aufgeschobene Tellerfeder oder durch einen Kunststoffring, eine axiale Grundvorspannung aufweisen, die bei fehlender hydraulischer Versorgung die erforderliche Spielfreiheit der Lagerung zumindest bei gerin geren Lastbeanspruchungen sicherstellt und die zudem bei der Montage des Getriebes eine zuverlässige Einstellung der Verzahnungsverhältnisse er möglicht.Preferably, the shaft bearings by resilient means, for. B. by a disc spring pushed onto the shaft or through a plastic ring, have an axial basic preload, which in the absence of hydraulic Supply the necessary freedom of play of the storage at least with gerin ensures lower load stresses and also during the assembly of the Gearbox a reliable setting of the gear ratio possible.
Zur Verbesserung des Getriebewirkungsgrades kann der Druck des auf die Kammer wirkenden Hydraulikfluids übersetzungs- und/oder lastabhängig gesteuert sein. Dies heißt, daß bei niedrigen Getriebebeanspruchungen eine niedrige Vorspannung der Lager verwirklichbar ist, wodurch sowohl die Lebensdauer der Lager erhöht und der Reibungswiderstand vermindert ist, während bei hohen Beanspruchungen durch entsprechende Erhöhung der Vorspannung zuverlässige Zahneingriffsverhältnisse und eine entspre chende Laufruhe des Getriebes erzielbar sind.To improve transmission efficiency, the pressure on the Chamber-acting hydraulic fluids depending on translation and / or load be controlled. This means that at low gear loads a low preload of the bearings can be achieved, which makes both the Bearing life is increased and frictional resistance is reduced, while at high loads by increasing the Preload reliable tooth mesh conditions and a corre sponding The smooth running of the gear unit can be achieved.
Ein unterschiedlicher Druck des Hydraulikfluids kann in einfacher Weise dadurch erzielt werden, daß die Kammer an die hydraulische Getriebesteue rung entsprechend angeschlossen ist. So kann beispielsweise bei einem stufenlosen CVT-Getriebe mit verstellbaren Kegelscheiben und einem Um schlingungsmittel die Kammer an den gesteuerten Druck für die Anpressung des Umschlingungsmittels angeschlossen sein. Derartige Steuerungen arbeiten so, daß mit zunehmenden Drehmoment über das Umschlingungs mittel die Anpressung des Umschlingungsmittels entweder stufenweise oder stufenlos erhöht wird, wodurch automatisch auch die Vorspannung der Wellenlagerung zunimmt.A different pressure of the hydraulic fluid can easily can be achieved in that the chamber to the hydraulic transmission control is connected accordingly. For example, with one stepless CVT transmission with adjustable conical pulleys and one turn Looping the chamber to the controlled pressure for pressing be connected to the belt. Such controls work so that with increasing torque over the wrap medium the pressure of the belt means either gradually or is continuously increased, which automatically also the preload of the Shaft bearing increases.
Baulich besonders vorteilhaft kann dabei die Kammer für die Vorspannung der Wellenlagerung zu einer Baueinheit mit dem Verstellteil bevorzugt des Abtriebscheibensatzes des CVT-Getriebes vereint sein. Dies ermöglicht ggf. auch eine einheitliche Druckversorgung sowohl der Kammer für die Lager vorspannung als auch der Hydraulikkammer für die Anpreßsteuerung des Umschlingungsmittels.The chamber for the prestressing can be particularly advantageous in terms of construction the shaft bearing to a structural unit with the adjustment part preferably the Output pulley set of the CVT gearbox be united. This may enable also a uniform pressure supply to both the chamber for the bearings preload as well as the hydraulic chamber for the pressure control of the Belt.
Hinsichtlich weiterer Vorteile und Gestaltungsmöglichkeiten der Erfindung wird auf das nachfolgende Ausführungsbeispiel verwiesen. Die schemati sche Zeichnung zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch eine Abtriebs- Ritzelwelle und die verstellbare Scheibenhälfte eines Kegelscheibensatzes eines CVT-Getriebes mit integriertem Differential für ein Kraftfahrzeug.With regard to further advantages and design options of the invention reference is made to the following embodiment. The schemati The drawing shows a partial longitudinal section through an output Pinion shaft and the adjustable disc half of a conical disc set a CVT transmission with an integrated differential for a motor vehicle.
Das in der Zeichnung nur teilweise dargestellte CVT-Getriebe weist ein Ge häuse 12 aus einer Leichtmetallegierung auf, in dem über zwei X-förmig angeordnete Kegelrollenlager 14, 16 eine aus Stahl hergestellte Abtriebs- Ritzelwelle 18 drehbar gelagert ist. Die Ritzelwelle 18 treibt über ein ange formtes Kegelzahnrad 20 ein nicht dargestelltes Tellerrad eines anschlie ßenden Kegelraddifferentiales an.The CVT transmission shown only partially in the drawing has a Ge housing 12 made of a light alloy, in which an output pinion shaft 18 made of steel is rotatably mounted in two X-shaped tapered roller bearings 14 , 16 . The pinion shaft 18 drives via a bevel gear 20, a not shown ring gear of a subsequent bevel gear differential.
Auf der Ritzelwelle 18 ist die verstellbare bzw. axial verschiebbare Kegel scheibe 22 eines Abtriebs-Scheibensatzes angeordnet, der über eine nicht dargestellte Kette mit einem Antriebsscheibensatz auf einer Antriebswelle des CVT-Getriebes 10 zusammenwirkt. Das CVT-Getriebe 10 kann - so weit nicht dargestellt - bekannter Bauart sein.On the pinion shaft 18 , the adjustable or axially displaceable conical disk 22 of an output disk set is arranged, which interacts via a chain, not shown, with a drive disk set on a drive shaft of the CVT transmission 10 . The CVT transmission 10 can - so far not shown - be of a known type.
Die Kegelscheibe 22 ist mit aus Stahlblech geformten Ringteilen 24, 26 ver bunden, die im Zusammenwirken mit Ringdichtungen 28, 30 tragenden, wel lenfesten Ringwänden 32, 34 mehrere ringförmige Hydraulikkammern 36, 38, 40 begrenzen. Die Ringwände 32, 34 sind auf der Ritzelwelle 18 an einer Ringschulter 19 einerseits und an einem eingesprengten Federring 21 andererseits gehalten. The cone pulley 22 is with sheet steel ring parts 24 , 26 connected, which in cooperation with ring seals 28 , 30 supporting, len lenfest ring walls 32 , 34 limit a plurality of annular hydraulic chambers 36 , 38 , 40 . The ring walls 32 , 34 are held on the pinion shaft 18 on an annular shoulder 19 on the one hand and on a spring ring 21 which has been blown in on the other hand.
Die Hydraulikkammern 36, 40 dienen bei entsprechender alternierender Druckbeaufschlagung bzw. Hydraulikfluidzuführung über die in der Ritzel welle 18 nur teilweise dargestellten Kanäle 42, 44 zum Verschieben der Ke gelscheibe 22 relativ zur Welle bzw. zur nicht dargestellten festen Kegel scheibe und damit zur Übersetzungsänderung, während über die Hydraulik kammer 38 übersetzungs- und/oder lastabhängig die Anpressung der Kette durch entsprechende Druckbeaufschlagung über den in der Ritzelwelle 18 vorgesehenen Kanal 46 gesteuert ist.The hydraulic chambers 36 , 40 are used with a corresponding alternating pressurization or hydraulic fluid supply via the pinion shaft 18 in the pinion shaft 18 only partially shown channels 42 , 44 for moving the Ke gelscheibe 22 relative to the shaft or to the solid cone disk, not shown, and thus to change the translation, while Via the hydraulic chamber 38 translation and / or load-dependent the pressure of the chain is controlled by appropriate pressurization via the channel 46 provided in the pinion shaft 18 .
Der Kanal 46 sowie die Kanäle 42, 44 sind an die nicht dargestellte hydrauli sche Steuerung des CVT-Getriebes 10 angeschlossen und werden dement sprechend in bekannter Weise über eine Hydraulikpumpe und entspre chende Steuerventile und unter Druck stehendem Hydraulikfluid versorgt.The channel 46 and the channels 42 , 44 are connected to the hydraulic control (not shown) of the CVT transmission 10 and are accordingly supplied in a known manner via a hydraulic pump and corresponding control valves and pressurized hydraulic fluid.
Zwischen dem Innenring 48 des Kegelrollenlagers 14 und der wellenfesten Ringwand 32 ist eine Kammer 50 dazwischengeschaltet, die von zwei Ring scheiben 52, 54 begrenzt ist, wobei die eine Ringscheibe 54 einen zylindri schen Abschnitt 56 aufweist, dessen Außenumfang zugleich unter Zwi schenschaltung einer an dem Ringteil 26 angeordneten Ringdichtung 58 die Hydraulikkammer 36 mit begrenzt. Eine weitere Ringdichtung 59 am Außen umfang der Ringscheibe 52 dichtet die ringförmige Kammer 50 gegenüber dem Innenumfang des zylindrischen Abschnittes 56 der Ringscheibe 54 ab.Between the inner ring 48 of the tapered roller bearing 14 and the shaft-fixed ring wall 32 , a chamber 50 is interposed, which is delimited by two ring disks 52 , 54 , the one ring disk 54 having a cylindri's section 56 , the outer circumference of which, at the same time, with interposition of one at the Ring part 26 arranged ring seal 58 limits the hydraulic chamber 36 . Another ring seal 59 on the outer circumference of the washer 52 seals the annular chamber 50 against the inner circumference of the cylindrical portion 56 of the washer 54 .
Die Ringscheibe 54 ist ebenfalls über den Federring 21 wellenfest gehalten, während die Ringscheibe 52 eine bewegliche Wand bildet, die auf den auf der Ritzelwelle 18 über einen Paßsitz axial verschiebbaren Innenring 48 des Kegelrollenlagers 14 wirkt. Es ist darauf hinzuweisen, daß zwischen dem Federring 21 und der Anlauffläche des Innenringes 48 ein Abstand vorhan den sein muß, der eine ausreichende axiale Verschiebbarkeit der Ring scheibe 52 relativ zur Ritzelwelle 18 sicherstellt.The ring disk 54 is also held in a shaft-fixed manner via the spring ring 21 , while the ring disk 52 forms a movable wall which acts on the inner ring 48 of the tapered roller bearing 14 which can be axially displaced on the pinion shaft 18 via a snug fit. It should be pointed out that between the spring ring 21 and the contact surface of the inner ring 48 there must be a distance which ensures sufficient axial displacement of the ring disk 52 relative to the pinion shaft 18 .
Die Kammer 50 ist über axiale Bohrungen 60 in der Ringwand 32 bzw. der Ringscheibe 54 und über eine Längsnut 62 in der Ringwand 34 mit dem Kanal 46 verbunden, so daß der zur Anpressung der Kette des CVT-Getrie bes 10 eingesteuerte Hydraulikdruck auch auf die Kammer 50 wirkt. The chamber 50 is connected via axial bores 60 in the annular wall 32 or the washer 54 and via a longitudinal groove 62 in the annular wall 34 with the channel 46 , so that the hydraulic pressure bes 10 controlled to press the chain of the CVT transmission also on the Chamber 50 acts.
Ferner ist innerhalb der Kammer 50 eine Tellerfeder 64 vorgesehen, die die beiden Ringscheiben 52, 54 mit einer definierten Vorspannung auseinander preßt.Furthermore, a plate spring 64 is provided within the chamber 50 , which presses the two washers 52 , 54 apart with a defined prestress.
Durch die Tellerfeder 64 wird damit über die Ringschulter 19 und die Ritzel welle 18 einerseits und über die Ringscheibe 52 andererseits auf die beiden Innenringe 48, 66 der Kegelrollenlager 14, 16 eine Kraft FG ausgeübt, die eine Grundvorspannung der Lager bildet.Due to the plate spring 64 , a force F G is exerted on the two inner rings 48 , 66 of the tapered roller bearings 14 , 16 via the annular shoulder 19 and the pinion shaft 18, on the one hand, and via the annular disc 52 , which forms a basic preload of the bearings.
Im Betrieb des CVT-Getriebes 10 wird über die hydraulische Steuerung und den Kanal 46 und über die Kammer 50 eine höhere hydraulische Vorspann kraft Fh auf die Innenringe 48, 66 überlagert, die in ihrer Größe überset zungs- und/oder lastabhängig gesteuert die Lagervorspannung bestimmt und sicherstellt, daß jeweils nur soviel Lagervorspannung anliegt, wie sie zum laufruhigen Betrieb insbesondere des Kegelzahnrades 20 mit dem nicht dargestellten Tellerrad des Differentialtriebes erforderlich ist.In operation of the CVT transmission 10 , a higher hydraulic preload force F h is superimposed on the inner rings 48 , 66 via the hydraulic control and the channel 46 and via the chamber 50 , the size of the preload and / or load-dependent controlled the bearing preload determines and ensures that only as much bearing preload is present as is required for smooth operation, in particular of the bevel gear 20 with the ring gear of the differential drive, not shown.
Zudem werden bei Temperaturänderungen Längenunterschiede zwischen den Gehäuse 12 und der Ritzelwelle 18 zuverlässig und bei konstanter Auf rechterhaltung der Lagervorspannung ausgeglichen.In addition, in the event of temperature changes, differences in length between the housing 12 and the pinion shaft 18 are compensated reliably and with constant maintenance of the bearing preload.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie ist beispielsweise auch bei separaten Differentialgetrieben oder auch bei anderen Geschwindigkeits-Wechselgetrieben mit Differentialtrieb oder sonstigen Zahnradtrieben mit auftretenden Axialkräften und schräg ange stellten Wälzlagern anwendbar. Ferner könnte die Kammer 50 anstelle der wellenseitigen Anordnung auch auf die Außenringe der Kegelrollenlager 14, 16 wirken, wobei die die Kammer begrenzenden Wände dann beispiels weise von einem radial verlaufenden Abschnitt des Getriebegehäuses 12 und einem radial verlaufenden Bund eines Außenringes gebildet sein könnte (z. B. bei 68).The invention is not restricted to the exemplary embodiment shown. It can also be used, for example, with separate differential gears or with other speed change gears with differential gear or other gear drives with axial forces and inclined roller bearings. Furthermore, the chamber 50 could also act on the outer rings of the tapered roller bearings 14 , 16 instead of the shaft-side arrangement, the walls delimiting the chamber then being formed, for example, by a radially extending section of the gear housing 12 and a radially extending collar of an outer ring (e.g. B. at 68 ).
Claims (11)
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Publications (1)
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