DE19849327B4

DE19849327B4 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE19849327B4
Application number: DE19849327A
Authority: DE
Inventors: Stefan Bender
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2018-10-27
Also published as: DE19849327A1

Abstract

Lageranordnung für die Welle des mit einer Pumpe versehenen hydrodynamischen Wandlers eines Automatgetriebes insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei die Welle drehfest mit dem Pumpenrad verbunden ist, bestehend aus einem die Welle konzentrisch umgebenden Wälzlager, das eine Vielzahl von in einem Lageraussenring angeordneten Wälzkörpern aufweist, welche in einem Wälzkörperkäfig eingesetzt sind und durch diesen Wälzkörperkäfig in axialer und tangentialer Richtung im Lageraußenring (9) geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar zwischen dem dem Pumpenrad (7) abgewandten Ende des Wälzkörperkäfigs und dem zugehörigen stirnseitigen Rand (10) des Lageraussenringes (9) ein separater Drosselring (4) radial beweglich in das Wälzlager eingesetzt ist, wobei der Drosselring (4) mit den Wälzkörpern (3) nicht in Berührung steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für die Welle des mit einer Pumpe versehenen hydrodynamischen Wandlers eines Automatgetriebes insbesondere für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Automatgetriebe, insbesondere stufenlose Automatgetriebe für Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise eine Verdrängerpumpe für die Versorgung eines hydrodynamischen Wandlers, einer Schmiereinrichtung sowie von Steuer- und Betätiungseinrichtungen des Getriebes über eine Anzahl von Steuerkanälen auf.
Aus der DE 41 39 611 A ist ein Automatgetriebe mit einer Verdrängerpumpe bekannt, die einen radial ausserhalb einer Anzahl von Auslassventilen liegenden Sammelraum aufweist, der als Ringraum ausgebildet ist und die Verdrängerpumpe umgreift. Der Ringraum ist zwischen einem Pumpengehäuse und einem Wandlergehäuse des Wandlers angeordnet. An derartige Getriebe werden hohe Anforderungen im Hinblick auf einen niedrigen Geräuschpegel gestellt. Geräusche treten bei derartigen Getrieben unter anderem durch Pulsationen der Verdrängerpumpe und dadurch erzeugte Schwingungen auf.
Eine Möglichkeit die Geräusche im Automatgetriebe niedrig zu halten, liegt deshalb in der Dämpfung der Pulsationen. Bei diesem bekannten Automatgetriebe ist zu diesem Zweck in einem Pumpengehäuse eine radial aussen liegende Sammelringnut vorgesehen, die bis zu einem gewissen Masse dämpfend auf die Pulsationen wirkt. Eine Vergrösserung der Sammelringnut könnte zwar eine weitere Verbesserung dieser Dämpfung bringen, ist jedoch durch den zylindrischen Engpass im Wandlergehäuse, in dem das Pumpengehäuse gehalten ist, begrenzt.
Ein weiteres Automatgetriebe ist aus der DE 44 35 593 A1 bekannt, wobei zur Dämpfung der Pulsationen und damit zur Verringerung der Geräusche der Verdrängerpumpe vorgeschlagen wird, dass der Ringraum als Tilgeraum ausgebildet und in der Hauptsache in einer Ausnehmung des Wandlergehäuses, d. h. nahezu vollständig ausserhalb des Pumpengehäuses angeordnet ist.
Ein derartiges Automatgetriebe eignet sich vorzüglich zur Kombination mit einer als Radialkolbenpumpe ausgestalteten Verdrängerpumpe, da Radialkolben die Möglichkeit eines höheren Druckniveaus und einer Saugregelung bieten.
Eine weitere als unangenehm empfundene Geräuschentwicklung beruht auf der Lagerung des Wandlerhalses, d. h. einer sich drehenden Welle in einem Wälzlager, da hier ein ungedämpfter metallischer Kontakt der Wälzkörper, die üblicherweise als Nadeln ausgebildet sind, mit dem gelagerten Wandlerhals während des Betriebes auftritt; diese Geräuschentwicklung wird noch bei Unterbrechung der Schmierung und insbesondere durch Temperaturschwankungen verstärkt. Ferner wird gelegentlich ein sogenanntes „Fressen" der Lageranordnung durch den Zusammenbruch des hydrodynamischen Schmierfilms aufgrund einer auftretenden Schiefstellung des Wandlers beobachtet.
Aus der DE 2 362 285 A ist eine Wälzlageranordnung bekannt bei der axial zwischen den Wälzkörpern und einer Wellenanlageschulter ein separater Anlagering vorgesehen ist, der die axiale Abstützung der Wälzkörper übernimmt, da die benachbarte Schulter des Wälzlageraußenrings als Spaltdichtung ausgebildet ist ohne axiale Abstützmöglichkeit.
Aus der DE 31 21 636 A1 ist eine Wälzlageranodnung bekannt, bei der der Lageraußenring mittels eines Sicherungsrings, der axial neben den Wälzkörpern angeordnet und auf die das Wälzlager durchgreifende Welle verdrehfest aufgepresst ist, axial fixiert wird.
Aus der EP 0 597 438 A1 ist eine komplexe Wälzlageranordnung bekannt, umfassend ein Lageraußenring, einen Lagerinnenring, einen radial zwischen Lageraußenring und Lagerinnenring angeordneten Wälzlagerkäfig mit darin eingesetzten Wälzkörpern, einen separaten Dichtring und eine separate Anlaufscheibe. Dabei ist der Dichtring zur axialen und radialen Abdichtung des Lagers radial zwischen Lageraußenring und Lagerinnenring angeordnet, axial zwischen Wälzlagerkäfig und einer Anlageschulter des Lagerinnenrings. Axial zwischen dieser Anlageschulter des Lagerinnenrings und der benachbarten Schulter des Lageraußenrings ist die Anlaufscheibe angeordnet, welche die axiale Abstützung des Lagerinnenrings gegenüber dem Lageraußenring übernimmt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lageranordnung für die Welle des mit einer Pumpe versehenen hydrodynamischen Wandlers eines Automatgetriebes zu schaffen, die geräuscharm ist, die im vorhandenen Bauraum herkömmlicher Automatgetriebe untergebracht werden kann und die unempfindlich gegen eine Schiefstellung des Wandlers, eine hohe Radialbelastung durch die Pumpe, eine Schmierungsunterbrechung und insbesondere Temperaturschwankungen ist.
Ausgehend von einer Lageranordnung der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit dem im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmal; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäss wird also eine kompakte Lageranordnung für die sich drehende mit dem Pumpenrad verbundene Welle eines Automatgetriebes vorgeschlagen, die in den vorhandenen Bauraum herkömmlicher Getriebe eingebaut werden kann und bei der die aus dem ungedämpften metallischen Kontakt der Wälzkörper mit der zu lagernden Welle stammende Geräuschentwicklung verhindert wird, während zusätzlich ein druckbeaufschlagter Raum mit einem definierten Öldurchsatz abgedichtet wird.
Ferner wird mit der erfindungsgemässen Lageranordnung eine Verbilligung der Herstellungskosten erzielt, da der Lageraussenring nicht mehr aus einem aufwendigen Drehteil, sondern aus einem Blechumformteil besteht. Die erfindungsgemässe Integration des Drosselringes in die Lageranordnung erlaubt eine einfache Montage mit wenigeren Einzelteilen. Die konvexe Ausgestaltung, d. h. eine erhebliche Balligkeit der Wälzkörper ermöglicht eine Schiefstellung des Wandlers bzw. der Welle ohne Tragfähigkeitseinbussen und ohne sogenanntes „Fressen" innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs.
Da das Wälzlager ständig mit Drucköl beaufschlagt ist, ergibt sich eine erheblich bessere dämpfende Wirkung mit einer deutlichen Geräuschminderung, während die radiale Beweglichkeit des Drosselringes dazu führt, dass sich ein gleichmässiger Drosselspalt am Umfang einstellt.
Eine erhöhe Reibkraft zwischen dem Drosselring und dem Lageraussenring wird dadurch gewährleistet, dass der Drosselring nur in einem ringförmigen Bereich seines äusseren Durchmessers am stirnseitigen Rand des Aussenringes anliegt. Dies hat eine erhöhte Dichtwirkung an dieser Stelle zur Folge.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei in der einzigen Figur ein Querschnitt durch die erfindungsgemässe Lageranordnung schematisch dargestellt ist.
Da Automatgetriebe, wie eingangs dargelegt, vielfältig bekannt sind, wird hier auf die Darstellung der Einzelteile nicht näher eingegangen. Das Automatgetriebe weist eine Verdrängerpumpe auf, die in einem Wandlergehäuse angeordnet ist, welches ausserdem eine Anfahreinrichtung in Form eines hydrodynamischen Wandlers mit einem Leitrad, einem Turbinenrad und einem Pumpenrad aufweist.
Das Pumpenrad 7 ist drehfest mit der Welle 2 verbunden, die in der erfindungsgemässen Lageranordnung gelagert ist. Zugleich muss durch die Lageranordnung ein druckbeaufschlagter Raum 1 zur drucklosen Rücklaufbohrung 5 abgedichtet werden.
Erfindungsgemäss ist nun zwischen den dem Pumpenrad 7 abgewandten Enden der Wälzkörper 3 und dem zugehörigen stirnseitigen Rand 10 des Lageraussenringes 9 ein Drosselring 4 mit radialem Spiel in das Wälzlager eingesetzt. Um die gewünschte Funktion des mit 6 bezeichneten Wellendichtringes sicherzustellen, muss der Drosselring 4 eine definierte Schmierölmenge durchlassen. Durch die Anordnung der Wälzkörper 3 ausgehend von der Druckseite, d. h. dem druckbeaufschlagten Raum 1 vor dem Drosselring 4 werden die Wälzkörper 3 ständig mit Drucköl beaufschlagt.
Dies bewirkt einen gedämpften Kontakt der Wälzkörper 3 mit der Aussenseite der Welle 2 und damit eine erhebliche Geräuschreduzierung.
Die radiale Beweglichkeit des Drosselrings 4 führt dazu, dass sich der Drosselspalt über den ganzen Umfang konstant einstellt. Um eine erhöhte Reibkraft gegen Mitdrehen und damit eine erhöhte Dichtwirkung des Drosselringes 4 zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn dieser nur im Bereich seines äusseren Durchmessers 8 am stirnseitigen Rand 10 des Lageraussenringes 9 anliegt. Der Lageraussenring 9 kann als einfaches Blechumformteil ausgebildet sein, wodurch die Herstellung vereinfacht wird.
Werden die Wälzkörper, wie es durch die punktierten Linien 3' angedeutet ist, konvex ausgestaltet, d. h. mit einer bestimmten Balligkeit versehen, so kann eine Schiefstellung des Wandlers bzw. der Welle 2 in einem vorgegebenen Winkelbereich ohne Tragfähigkeitseinbussen kompensiert werden, so dass ein Fressen der Welle in der Lageranordnung vermieden wird.
Die in den vorhandenen Raum integrierte erfindungsgemäss ausgestaltete Lageranordnung mit konstanter Schmierung führt zu einer äusserst geringen Geräuschentwicklung, wobei das Lager unempfindlich gegen eine hohe Radialbelastung durch die Pumpe, Temperatureinflüsse und Schiefstellungen des Wandlers ist.

1: Duckbeaufschlagter Raum
2: Welle
3, 3': Wälzkörper
4: Drosselring
5: Rücklaufbohrung
6: Wellendichtring
7: Pumpenrad
8: ringförmiger Bereich
9: Lageraussenring
10: Rand

Claims

Lageranordnung für die Welle des mit einer Pumpe versehenen hydrodynamischen Wandlers eines Automatgetriebes insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei die Welle drehfest mit dem Pumpenrad verbunden ist, bestehend aus einem die Welle konzentrisch umgebenden Wälzlager, das eine Vielzahl von in einem Lageraussenring angeordneten Wälzkörpern aufweist, welche in einem Wälzkörperkäfig eingesetzt sind und durch diesen Wälzkörperkäfig in axialer und tangentialer Richtung im Lageraußenring (9) geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar zwischen dem dem Pumpenrad (7) abgewandten Ende des Wälzkörperkäfigs und dem zugehörigen stirnseitigen Rand (10) des Lageraussenringes (9) ein separater Drosselring (4) radial beweglich in das Wälzlager eingesetzt ist, wobei der Drosselring (4) mit den Wälzkörpern (3) nicht in Berührung steht.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselring (4) an dem stirnseitigen Rand (10) des Lageraussenringes nur in einem ringförmigen Bereich (8) anliegt.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraussenring (9) ein Blechumformteil ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (3') konvex ausgebildet sind.