DE102011004413A1 - Manual gearbox comprises gear shaft and gear wheel, which is mounted on gear shaft by bearing bush, where bearing bush comprises outer ring element with two front surfaces - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltgetriebe, sowie eine darin vorgesehene Lagerbuchse deren Außenumfangsfläche eine Gleitlagerfläche bildet und der Lagerung eines Zahnrades auf einer die Lagerbuchse tragenden Welle dient.The invention relates to a transmission, as well as a bearing bush provided therein whose outer peripheral surface forms a sliding bearing surface and the bearing of a gear on a bearing bush bearing shaft.
Die Erfindung richtet sich insbesondere auf eine Lagerbuchse zur Lagerung eines Zahnrades auf einer Schaltgetriebewelle, wobei dieses Zahnrad in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Schaltgetriebes entweder mit der Schaltgetriebewelle gekoppelt ist, oder im wesentlichen ohne Last und dabei frei drehbar auf dieser Schaltwelle sitzt. Bei Getriebekonstruktionen dieser Bauart greifen in einem Zustand in welchem das Zahnrad von der Getriebewelle abgekoppelt und damit lastfrei geschaltet ist, an dem Zahnrad keine signifikanten Querkräfte an und die Radialbelastung des Lagers ist damit gering. Bei derartigen Getrieben variiert insbesondere bei erhöhten Betriebstemperaturen oder Einsatz von Schmierstoffen mit vergleichsweise niedriger Viskosität das Betriebsgeräuschspektrum in Abhängigkeit vom Getriebeschaltzustand und ggf. können im Freilaufzustand des Getriebes als Getrieberasseln bezeichnete Geräusche auftreten.The invention is particularly directed to a bushing for supporting a gear on a gearshift shaft, said gear is coupled depending on the switching state of the gearbox either with the gearshift shaft, or sitting substantially free of load and thereby freely rotatable on this shift shaft. In transmission designs of this type engage in a state in which the gear is decoupled from the transmission shaft and thus switched load-free, no significant lateral forces on the gear and the radial load of the bearing is therefore low. In such transmissions varies especially at elevated operating temperatures or use of lubricants with relatively low viscosity, the operating noise spectrum as a function of the gear shift state and possibly may occur in the free-wheeling state of the transmission as gear rattle noise.
Bei Getriebekonstruktionen, bei welchen eine Relativbewegung zwischen Wellen und darauf sitzenden Rädern nur in einem lastfreiem Zustand erfolgt, können die Lagerstellen als einfache und nur für die geringen in freigeschaltetem Zustand herrschenden Radialkräfte ausgelegte Gleitlager ausgeführt sein. Derartige Gleitlager werden bei verbreiteten Getriebekonstruktionen realisiert, indem die Räder entweder unmittelbar auf die zugeordnete Welle mit ausreichendem Lagerspiel aufgesetzt werden, oder mit einer eingepressten und aus einem Lagermetall gefertigten Lagerschale versehen werden die dann wiederum mit ausreichendem Lagerspiel auf der Getriebewelle läuft.In gear structures in which a relative movement between shafts and wheels sitting thereon takes place only in a no-load condition, the bearings can be designed as a simple and designed only for the low in the unlocked state radial forces designed sliding bearing. Such plain bearings are realized in widespread transmission designs by the wheels are either placed directly on the associated shaft with sufficient clearance, or provided with a pressed-in and made of a bearing metal bearing shell which in turn then runs with sufficient bearing clearance on the transmission shaft.
Aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen aufzuzeigen durch welche es möglich wird, die akustischen Eigenschaften von Getrieben mit zeitweise lastfrei auf einer Welle laufenden Zahnrädern zu verbessern.The invention has for its object to show solutions by which it is possible to improve the acoustic properties of transmissions with temporary load-free running on a shaft gears.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schaltgetriebe mit einer Getriebewelle und einem auf dieser über eine Lagerbuchse gelagerten Zahnrad, wobei die Lagerbuchse ein Außenringelement mit einer ersten Stirnfläche, einer zweiten Stirnfläche und einem sich zwischen diesen beiden Stirnflächen erstreckenden Mantelabschnitt dessen Außenumfangsfläche eine zu einer Buchsenachse konzentrische Lagerfläche bildet, und einen Innenring der in dem Außenringelement aufgenommen ist, umfasst, wobei der Innenring im Bereich seiner der Buchsenachse zugewandten Innenfläche eine Sicherungsverzahnung aufweist, zur drehsicheren Verankerung des Innenringes an einer seitens der Getriebewelle vorgesehenen Komplementärgeometrie.This object is achieved by a transmission with a transmission shaft and a mounted on this via a bearing bush gear, wherein the bearing bush an outer ring member having a first end face, a second end face and extending between these two end faces shell portion whose outer peripheral surface concentric with a bushing axis Bearing surface forms, and an inner ring which is received in the outer ring member comprises, wherein the inner ring in the region of the bushing axis facing inner surface has a safety toothing, for rotationally secure anchoring of the inner ring on a part of the gear shaft provided complementary geometry.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, etwaige durch vibrationsbedingtes Aufsitzen des Getrieberades auf der Lagerfläche hervorgerufene akustische Ereignisse wirkungsvoll von der Getriebewelle abzukoppeln. Hierdurch wird es insbesondere möglich, etwaige bei Verwendung niedrigviskoser Schmierstoffe auftretende Rasselgeräusche zu unterdrücken.This advantageously makes it possible to effectively decouple any acoustic events caused by vibration-related seating of the gear wheel on the bearing surface from the gear shaft. This makes it possible in particular to suppress any occurring when using low-viscosity lubricants rattling noise.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Innenring in dem Außenringelement axial gesichert. Diese Sicherung kann erreicht werden indem das Außenringelement im Bereich seiner Stirnfläche mit radial einwärts gerichteten Ringstege versehen wird. Diese Ringstege können durch plastische Umformung, insbesondere Bördeln gefertigt werden. Die Ringstege sind vorzugsweise derart dimensioniert, dass diese in verbautem Zustand nicht auf der Getriebewelle aufsitzen. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass über die Ringstege eine direkte Körperschallübertragung in die Getriebewelle erfolgt.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the inner ring is axially secured in the outer ring member. This securing can be achieved by providing the outer ring element in the region of its end face with radially inwardly directed annular webs. This ring lands can be made by plastic deformation, in particular flanging. The ring lands are preferably dimensioned such that they do not sit in the installed state on the transmission shaft. As a result, it is advantageously avoided that a direct transmission of structure-borne noise into the transmission shaft takes place via the annular webs.
Die Sicherungsverzahnung des Innenringes ist vorzugsweise als Axialverzahnung ausgeführt. Diese Axialverzahnung ist auf das seitens der Getriebewelle vorgesehene Verzahnungsprofil abgestimmt. Dass seitens der Getriebewelle vorgesehene Verzahnungsprofil ist vorzugsweise auch das Verzahnungsprofil das zur axialen Führung einer Einrückbuchse verwendet wird die auf der Getriebewelle axial verschiebbar geführt ist und der selektiven Ankoppelung des von der erfindungemäßen Lagerbuchse getragenen Zahnrades an die Getriebewelle dient. Die Axialverzahnung ist hierbei insbesondere als Keilwellenverzahnung gestaltet. Die durch die Axialverzahnung gebildete Innengeometrie des Innenringes ist vorzugsweise derart abgestimmt, dass dieser mit einem leichten Presssitz auf der zugeordneten Welle sitzt. Das Außenring Es ist möglich, den Innenbereich des Außenringelementes so zu gestalten, dass eine stoffliche Verbindung des Innenringes mit dem Außenringelement erreicht wird. Diese stoffliche Verbindung kann durch chemische Vorbehandlung des Außenringelementes, sowie insbesondere durch Auftrag chemischer Haftvermittler erreicht werden.The securing toothing of the inner ring is preferably designed as an axial toothing. This axial toothing is matched to the toothed profile provided by the gear shaft. That provided by the transmission shaft tooth profile is preferably also the tooth profile which is used for the axial guidance of a Einrückbuchse which is guided axially displaceably on the transmission shaft and the selective coupling of the gear bearing erfindungemäßen bearing bushing serves to the transmission shaft. The axial toothing is designed here in particular as a splined shaft. The inner geometry of the inner ring formed by the axial toothing is preferably adjusted such that it sits with a slight interference fit on the associated shaft. The outer ring It is possible to design the inner region of the outer ring element such that a material connection of the inner ring to the outer ring element is achieved. This material connection can be by chemical Pre-treatment of the outer ring element, and in particular by applying chemical adhesion promoters can be achieved.
Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ist der Innenring vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem Elastomermaterial gefertigt. Dieses Kunststoffmaterial kann an das Außenringelement angespritzt, insbesondere anvulkanisiert werden. Das Kunststoffmaterial ist vorzugsweise hinsichtlich seiner Materialeigenschaften so abgestimmt, dass dieses eine hohe mechanische Festigkeit, eine für Kunststoffe relativ hohe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist. Der Innenring kann insbesondere aus PEEK, oder auch einem hochsteif befüllten Elastomermaterial, z. B. VITON gefertigt sein. Der Innenring kann auch als Kunststoffverbundung gefertigt sein, der thermoplastische Strukturen und elastomere Strukturen umfasst.According to a particular aspect of the invention, the inner ring is preferably made of a plastic material, in particular an elastomeric material. This plastic material can be molded onto the outer ring element, in particular vulcanized. The plastic material is preferably matched in terms of its material properties so that it has a high mechanical strength, a relatively high thermal conductivity for plastics and high temperature resistance. The inner ring can in particular PEEK, or even a highly rigid filled elastomeric material, eg. B. VITON be made. The inner ring can also be made as a plastic composite comprising thermoplastic structures and elastomeric structures.
Die erfindungsgemäße Lagerbuchse wird vorzugsweise derart verbaut, dass diese auf der zugeordneten Welle durch Sicherungsringe axial gesichert ist. Diese axiale Sicherung kann durch Sicherungsringe bewerkstelligt werden die sich in radialer Richtung über den Außenumfang der Lagerfläche erheben und damit Anlaufschultern bilden welche das auf der erfindungsgemäßen Lagerbuchse gelagerte Rad axial abstützen.The bushing according to the invention is preferably installed such that it is axially secured on the associated shaft by retaining rings. This axial securing can be accomplished by retaining rings which rise in the radial direction over the outer circumference of the bearing surface and thus form start-up shoulders which axially support the bearing mounted on the bearing bush according to the invention.
Das Außenringelement kann als nahtlos gezogene Buchse gefertigt sein. Diese Buchse wird vorzugsweise derart gefertigt, dass die im Rahmen eines Blechumformschrittes erreichte Außenfläche eine Oberflächenqualität bietet die bereits den Anforderungen an eine Lauffläche entspricht. Erforderlichenfalls ist es auch möglich, die Buchse im Bereich ihrer Außenumfangsfläche, d. h. der durch die Buchse gebildeten Lagerfläche zu überschleifen und hierbei neben einer geforderten Oberflächenbeschaffenheit auch besondere Formtoleranzen sicher einzuhalten.The outer ring element can be manufactured as a seamless drawn socket. This bushing is preferably made in such a way that the outer surface achieved in the course of a sheet metal forming step provides a surface quality which already meets the requirements for a running surface. If necessary, it is also possible, the socket in the region of its outer peripheral surface, d. H. To grind the bearing surface formed by the bushing and thereby safely comply with special form tolerances in addition to a required surface finish.
Das Außenringelement kann einen Schichtaufbau aufweisen und insbesondere im Bereich der Außenfläche eine Lagermetallschicht aufweisen. In das Außenringelement können Profilierungen eingeformt, insbesondere eingewalzt sein, die als solche den Aufbau eines Schmierfilmes unterstützten.The outer ring element may have a layer structure and in particular have a bearing metal layer in the region of the outer surface. In the outer ring element profilings can be formed, in particular rolled, which supported as such the construction of a lubricating film.
Das Außenringelement kann auch als gewickeltes oder gerolltes Bauteil gefertigt sein das beispielsweise verschweißte, oder einander überlappende Stoßstellen aufweist Bei der Fertigung des Außenringelementes als gewickeltes Bauteil können die Stoßstellen so gestaltet sein, dass die Verbindungsgeometrien radial einwärts vordringen und in dem Material des Innenringes aufgenommen werden. Bei diesem Konzept kann eine mechanisch hinreichend belastbare Verbindung der Endabschnitte des entsprechenden Bandmateriales erreicht werden. Zudem wird die Festigkeit dieser Verbindung noch durch den Innenring erhöht. An dem Außenringelement können insbesondere durch die Geometrie der Verbindungsstelle und ggf. auch durch die Geometrie der eingezogenen Bördelränder Strukturen realisiert werden, die erforderlichenfalls als Verdrehsicherungen wirken und damit ein Abscheren der Innenverzahnung, oder ein Abscheren des Außenringelementes vom Innenring verhindern. Diese Verdrehsicherungsstrukturen sind vorzugsweise jedoch so gestaltet, dass diese die zugeordnete Getriebewelle vorzugsweise nicht direkt metallisch kontaktieren, oder allenfalls punktuell berühren.The outer ring element can also be made as a wound or rolled component which, for example, welded or overlapping joints has In the manufacture of the outer ring member as a wound component, the joints can be designed so that the connection geometries radially inwardly penetrate and are absorbed in the material of the inner ring. In this concept, a mechanically sufficient loadable connection of the end portions of the corresponding strip material can be achieved. In addition, the strength of this compound is increased by the inner ring. Structures can be realized on the outer ring element, in particular by the geometry of the connection point and optionally also by the geometry of the retracted crimp edges, which act as anti-rotation locks if necessary and thus prevent shearing of the inner teeth or shearing of the outer ring element from the inner ring. However, these anti-rotation structures are preferably designed such that they preferably do not contact the associated transmission shaft directly in a metallic manner, or at most touch it selectively.
Das Außenringelement kann gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung auch als gestufte Buchse ausgebildet sein und beispielsweise einen Ringfortsatz bilden der einen größeren Außendurchmesser aufweist als der die Lagerfläche bereitstellende Mantelabschnitt. Dieser Ringfortsatz kann so gestaltet sein, dass dieser in verbautem Zustand einen Axialsicherungsring übergreift. Die erfindungsgemäße Lagerbuchse kann in vorteilhafter Weise auch so gestaltet sein, dass diese eine Anlaufschulter bereitstellt durch welche auch eine das zugeordnete Rad axial abstützende Lagerfläche bereitgestellt wird. Der Kunststoffring und der Außenring müssen nicht zwingend zueinander durch Formschluss verdrehgesichert werden. Eine ausreichende Umfangssicherung kann auch durch entsprechende Presssitzgestaltung und vorzugsweise eine leicht angeraute Innenfläche erreicht werden.The outer ring member may be formed according to a further aspect of the present invention as a stepped socket and form, for example, an annular extension having a larger outer diameter than the bearing surface providing the skirt portion. This annular extension can be designed so that it overlaps in the installed state an axial securing ring. The bushing according to the invention can also be designed in an advantageous manner so that it provides a run-up shoulder by which a bearing surface axially supporting the associated wheel is also provided. The plastic ring and the outer ring need not necessarily be secured against rotation to each other by positive locking. A sufficient circumferential security can also be achieved by appropriate press fit design and preferably a slightly roughened inner surface.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:Further details and features of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. It shows:
Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures
In
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Innenring
Die Getriebewelle
Die erfindungsgemäß gestaltete Lagerbuchse ist auf der Getriebewelle durch Sicherungsringe
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Außenringelement als relativ dickwandiger Ring ausgeführt. Der Außenmantelabschnitt
In
Die axiale Sicherung des Innenringes
Der zweite Ringsteg
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE102009015946A1 (en) | 2009-03-27 | 2010-10-07 | Getrag Getriebe- Und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer Gmbh & Cie Kg | Mechanical component pairing i.e. gear wheel pairing, for use in stepped transmission of drive train of diesel engine of e.g. passenger car, has continuous radial spring element engaging in peripheral groove of anti-rattle component |
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