DE102013210693A1

DE102013210693A1 - Lageranordnung für zwei benachbarte Zahnräder, insbesondere für zwei Gangräder in einem Doppelkupplungsgetriebe

Info

Publication number: DE102013210693A1
Application number: DE102013210693.9A
Authority: DE
Inventors: Manfred Winkler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-12-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine für zwei Gangräder in einem Doppelkupplungsgetriebe geeignete Lageranordnung für zwei benachbarte Zahnräder (1, 4), welche im Wesentlichen aus einem ersten Zahnrad (1), das über ein erstes Radialwälzlager (2) auf einer Welle (3) drehbar gelagert ist, einem neben dem ersten Zahnrad (1) angeordneten zweiten Zahnrad (4), das über ein zweites Radialwälzlager (5) auf der gleichen Welle (3) drehbar gelagert ist, sowie aus einem zwischen den einander zugewandten Stirnseiten (6, 7) der Zahnräder (1, 4) angeordnetem Axialwälzlager (8), das zur gegenseitigen Abstützung von aus den Schrägverzahnungen der Zahnräder (1, 4) resultierenden Axialkräften vorgesehen ist, besteht, wobei die Radialwälzlager (2, 5) der Zahnräder (1, 4) durch zwei äußere Ringabsätze (9, 10) auf der Welle (3) und durch einen zwischen den Radialwälzlagern (2, 5) angeordneten Mittelanschlag (11) gegen axiales Verschieben auf der Welle (3) gesichert sind. Erfindungsgemäß ist das zwischen den Zahnrädern (1, 4) angeordnete Axialwälzlager (8) als zumindest aus zwei Teilsegmenten (12, 13) zusammensetzbarer Axialnadelkranz ausgebildet, dessen Nadelkäfig (14) mit seinem Außenbord (15) in einem zentrischen Kreiseinstich (16) in der Stirnseite (6 oder 7) eines der Zahnräder (1, 4) zentrierbar ist und einen radial bis nahe der Welle (3) verlängerten Innenbord (17) aufweist, der zugleich als Mittelanschlag (11) gegen axiales Verschieben der Radialwälzlager (2, 5) auf der Welle (3) ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für zwei benachbarte Zahnräder nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, und sie insbesondere vorteilhaft bei der Lagerung zweier Gangräder in einem Doppelkupplungsgetriebe anwendbar.
Hintergrund der Erfindung
In der Kraftfahrzeugtechnik ist es allgemein bekannt, dass ein Doppelkupplungsgetriebe ein automatisiertes Schaltgetriebe ist, das mittels zweier Teilgetriebe einen vollautomatischen Gangwechsel ermöglicht, wobei eine elektronische Getriebesteuerung die Gänge selbsttätig oder nach Fahrerwunsch im Rahmen zugelassener Drehzahlbereiche wählt. Im Gegensatz zu Automatikgetrieben mit hydraulischem Drehmomentenwandler erfolgt bei Doppelkupplungsgetrieben die Übertragung des Motordrehmoments über eine von zwei Kupplungen, die jeweils eines der Teilgetriebe mit dem Antrieb verbinden, so dass dieses Prinzip einen Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung ermöglicht, indem gleichzeitig eine Kupplung schließt, während die andere öffnet.
Vom Aufbau her gleichen die beiden Teilgetriebe herkömmlichen Handschaltgetrieben, das heißt sie weisen ebenso wie diese konventionelle Stirnradstufen und von Aktuatoren betätigte Synchroneinheiten auf. Das Motordrehmoment wird über eine der beiden Kupplungen auf eine Getriebeeingangswelle übertragen, auf der die Zahnräder der einzelnen Getriebestufen montiert sind. Diese kämmen wiederum mit den Zahnrädern auf zwei Vorgelegewellen, die zumeist koaxial zur Eingangswelle angebracht sind und mit den Zahnrädern einer Getriebeausgangswelle im Eingriff stehen. Hinsichtlich ihrer Anordnung sind die Zahnräder auf den einzelnen Wellen je nach Bauart entweder fest montiert oder frei drehend gelagert aber axial fixiert, wobei zur Herstellung eines Kraftschlusses zwischen der Welle und den frei drehenden Zahnrädern diese mit einer auf der Welle befestigten und axial verschiebbaren Klauenkupplung auf der Welle fixiert werden. Da die einzelnen Zahnräder zur Vermeidung von Geräuschentwicklungen und zur Übertragung größerer Drehmomente in der Regel schräg verzahnt sind, ist zwischen einzelnen nebeneinander angeordneten Zahnrädern zusätzlich noch eine Axiallagerung angeordnet, welche die durch die Schrägverzahnungen entstehenden Axialkräfte aufnimmt.
Eine derartige dem Stand der Technik entsprechende Lageranordnung zweier benachbarter Zahnräder in einem Doppelkupplungsgetriebe ist beispielhaft in 1 der beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt. Deutlich sichtbar besteht diese aus einem ersten Zahnrad 1, das über ein erstes Radialwälzlager 2 auf einer Welle 3 drehbar gelagert ist, einem neben dem ersten Zahnrad 1 angeordneten zweiten Zahnrad 4, das über ein zweites Radialwälzlager 5 auf der gleichen Welle 3 drehbar gelagert ist, sowie aus einem zwischen den einander zugewandten Stirnseiten 6, 7 der Zahnräder 1, 4 angeordnetem Axialwälzlager 8, das zur gegenseitigen Abstützung der aus den Schrägverzahnungen der Zahnräder 1, 4 resultierenden Axialkräfte vorgesehen ist. Dabei sind die Radialwälzlager 2, 5 der Zahnräder 1, 4 durch zwei äußere Ringabsätze 9, 10 auf der Welle 3 und durch einen zwischen den Radialwälzlagern 2, 5 angeordneten, ebenfalls als Ringabsatz auf der Welle 3 ausgebildeter Mittelanschlag 11 gegen axiales Verschieben auf der Welle 3 gesichert, wobei die Mantelfläche des mittleren Ringabsatzes 11 zugleich den Lagersitz für das zwischen den Zahnrädern 1, 4 angeordnete Axialwälzlager 8 bildet.
Bei der Herstellung von Doppelkupplungsgetrieben hat es sich jedoch gezeigt, dass bei einer solchen Lageranordnung sich insbesondere der mittlere Ringabsatz auf der Welle als störend bei der Zahnradmontage auf der Welle erweist und es deshalb auch im Hinblick auf die Vereinfachung der Wellenherstellung wünschenswert wäre, an dieser Stelle keinen Ringabsatz wünschenswert wäre, an dieser Stelle keinen Ringabsatz anzuordnen. Ein einfaches Weglassen dieses Ringabsatzes hätte jedoch zur Folge, dass die Radialwälzlager der Zahnräder nicht mehr zueinander gegen axiales Verschieben auf der Welle gesichert wären und dass gleichzeitig der Lagersitz für das zwischen den Zahnrädern anzuordnende Axialwälzlager wegfallen würde. Den Lagersitz des Axialwälzlagers alternativ direkt auf die Welle zu verlagern ist jedoch ebenfalls nicht möglich, da der Innendurchmesser des Axialwälzlagers dann dem Wellendurchmesser entsprechen müsste, aber ein solches Axialwälzlager dann nicht mehr über die Ringabsätze auf der Welle montierbar wäre.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Lageranordnung für zwei benachbarte Zahnräder, insbesondere für zwei Gangräder in einem Doppelkupplungsgetriebe, zu konzipieren, die eine Weglassen des zwischen den Radialwälzlagern der Zahnräder angeordneten Ringabsatzes auf der Welle zulässt und dennoch mit einem Mittelanschlag gegen axiales Verschieben der Radialwälzlager auf der Welle ausgebildet ist.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Lageranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass das zwischen den Zahnrädern angeordnete Axialwälzlager als zumindest aus zwei Teilsegmenten zusammensetzbarer Axialnadelkranz ausgebildet ist, dessen Nadelkäfig mit seinem Außenbord in einem zentrischen Kreiseinstich in der Stirnseite eines der Zahnräder zentrierbar ist und einen radial bis nahe der Welle verlängerten Innenbord aufweist, der zugleich als Mittelanschlag gegen axiales Verschieben der Radialwälzlager auf der Welle ausgebildet ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung werden in den Unteransprüchen beschrieben. Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung vorgesehen, dass das Axialwälzlager bevorzugt aus zwei 180°-Teilsegmenten besteht, die ohne weitere Verbindungselemente im Kreiseinstich in der Stirnseite eines der Zahnräder zusammensetzbar sind. Die Teilung des Axialwälzlagers in zwei Teilsegmente ist dabei notwendig, um das mit dem verlängerten Innenbord ausgebildete Axialwälzlager über einen der neben den Zahnrädern angeordneten Ringabsätze auf der Welle montieren zu können. Die Herstellung der beiden Teilsegmente des Axialwälzlagers erfolgt bevorzugt in gleicher Weise wie die Herstellung eines einteiligen Axialwälzlagers, nur dass als letzter Verfahrensschritt zusätzlich ein Trennschnitt quer durch das Axialwälzlager erfolgt. Denkbar wäre es jedoch auch, das Axialwälzlager in drei oder mehr Teilsegmente zu teilen, wenn dies der Erleichterung der Zahnradmontage dient. Ebenso kann es zur Vermeidung einer unerwünschten Geräuschentwicklung im Lagerbetrieb von Vorteil sein, die Teilsegmente des Axialwälzlagers durch zusätzliche Verbindungselemente zueinander zu fixieren, wobei sich hierbei an sich bekannte Rast- oder Schnappelemente an den Trennkanten der Teilsegmente als einfachste und kostengünstigste Lösung anbieten.
Nach Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung, dass zur Erhöhung der Steifigkeit des Axialwälzlagers der Außenbord seines Nadelkäfigs als radialer Doppelbord und der Innenbord seines Nadelkäfigs ebenfalls als axialer Doppelbord ausgebildet ist. Unter dem Begriff Doppelbord ist dabei zu verstehen, dass dieser gegenüber dem übrigen Nadelkäfig die doppelte Materialstärke aufweist, indem der Bord zunächst im Profil mit einer geraden Verlängerung ausgebildet wird, die letztlich wieder um 180° zum eigentlichen Bord umgebördelt wird. Die Versteifung des Außenbordes des Nadelkäfigs mit einem solchen Doppelbord hat sich dabei hinsichtlich der Zentrierung des Axialwälzlagers im Kreiseinstich in der Stirnseite eines der Zahnräder als vorteilhaft erwiesen, während die Versteifung des Innenbordes des Nadelkäfigs mit einem solchen Doppelbord den beim Anlaufen der Radialnadelkränze der Zahnräder an den Innenbord entstehenden Biegemomenten entgegen wirken soll.
Schließlich wird es als vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung durch Anspruch 4 noch vorgeschlagen, dass die Radialwälzlager der Zahnräder bevorzugt als geschlitzte zweireihige Radialnadelkränze ausgebildet sind, deren Nadelkäfige auf einen Durchmesser größer dem der Ringabsätze auf der Welle aufweitbar sind. Diese zweireihigen Radialnadelkränze weisen dabei bei eingefüllten Lagernadeln einen dem Durchmesser der Welle entsprechenden Innendurchmesser und einen geringfügig größer als die äußeren Ringabsätze auf der Welle ausgebildeten Außendurchmesser auf, der wiederum dem Innendurchmesser der Zahnräder entspricht. Je nach Breite der Zahnräder ist es jedoch auch alternativ möglich, die Radialwälzlager als geschlitzte einreihige Radialnadelkränze auszubilden, deren Nadelkäfige ebenfalls auf einen Durchmesser größer dem der Ringabsätze auf der Welle aufweitbar sind. Unabhängig von der Anzahl der Nadelreihen hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, die Nadelkäfige an ihren Trennstellen zusätzlich mit an sich bekannten Käfigschlössern zu versehen, mit den die Enden der Radialnadelkränze nach deren Montage wieder zusammengefügt werden, da somit ein die Montage der Zahnräder auf den Radialnadelkränzen behinderndes Durchhängen der Radialnadelkränze vermieden werden kann.
Zusammenfassend weist die erfindungsgemäß ausgebildete Lageranordnung somit gegenüber den bekannten Lageranordnungen den Vorteil auf, dass sie die Möglichkeit bietet, den zwischen den Radialwälzlagern der Zahnräder angeordneten und bei der Zahnradmontage bisher störenden Ringabsatz auf der Welle wegzulassen ohne dass dadurch die Radialwälzlager der Zahnräder nicht mehr zueinander gegen axiales Verschieben auf der Welle gesichert wären. Der gleichzeitig wegfallende Lagersitz für das Axialwälzlager wird dabei durch ein in einem zentrischen Kreiseinstich in der Stirnseite eines der Zahnräder zentrierbares Axialwälzlager kompensiert, dessen Innenbord soweit zur Welle hin verlängert ausgebildet ist, dass dieser zugleich als Mittelanschlag gegen axiales Verschieben der Radialwälzlager auf der Welle wirken kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Querschnittsansicht einer Lageranordnung für zwei benachbarte Zahnräder nach dem bekannten Stand der Technik;
2 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung für zwei benachbarte Zahnräder;
3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X der erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung gemäß 2;
4 eine räumliche Darstellung der beiden Teilsegmente des Axialwälzlagers der erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung;
5 eine Querschnittsansicht eines Teilsegmentes des Axialwälzlagers der erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 2 ist schematisch eine Lageranordnung für zwei benachbarte Zahnräder 1, 4 dargestellt, die für zwei Gangräder in einem Doppelkupplungsgetriebe geeignet ist. Deutlich sichtbar besteht diese Lageranordnung aus einem ersten Zahnrad 1, das über ein erstes Radialwälzlager 2 auf einer Welle 3 drehbar gelagert ist, einem neben dem ersten Zahnrad 1 angeordneten zweiten Zahnrad 4, das über ein zweites Radialwälzlager 5 auf der gleichen Welle 3 drehbar gelagert ist, sowie aus einem zwischen den einander zugewandten Stirnseiten 6, 7 der Zahnräder 1, 4 angeordnetem Axialwälzlager 8, das zur gegenseitigen Abstützung von aus den Schrägverzahnungen der Zahnräder 1, 4 resultierenden Axialkräften vorgesehen ist. Darüber hinaus ist in 2 erkennbar, dass die Radialwälzlager 2, 5 als geschlitzte zweireihige Radialnadelkränze ausgebildet sind, deren Nadelkäfige 18, 19 auf einen Durchmesser größer dem der Ringabsätze 9, 10 auf der Welle 3 aufweitbar sind, um über diese Ringabsätze 9, 10 hinweg auf der Welle 3 montiert werden zu können.
Desweiteren ist in 2 zu sehen, dass die Radialwälzlager 2, 5 der Zahnräder 1, 4 durch zwei äußere Ringabsätze 9, 10 auf der Welle 3 und durch einen zwischen den Radialwälzlagern 2, 5 angeordneten Mittelanschlag 11 gegen axiales Verschieben auf der Welle 3 gesichert sind, wobei der Mittelanschlag 11 nicht mehr, wie in 1, durch einen weiteren Ringabsatz auf der Welle 3 gebildet wird, sondern, wie aus 3 hervor geht, erfindungsgemäß als radial bis nahe der Welle 3 verlängerter Innenbord 17 des zwischen den Zahnrädern 1, 4 angeordneten Axialwälzlagers 8 ausgebildet ist. Um das derart ausgebildete Axialwälzlager 8 über einen der neben den Zahnrädern 1, 4 angeordneten Ringabsätze 9, 10 auf der Welle 3 montieren zu können, ist das Axialwälzlager 8, wie die 4 und 5 zeigen, als aus zwei Teilsegmenten 12, 13 zusammensetzbarer Axialnadelkranz ausgebildet, dessen Nadelkäfig 14 mit seinem Außenbord 15 in dem in 3 dargestellten zentrischen Kreiseinstich 16 in der Stirnseite 6 des Zahnrades 1 zentrierbar ist. Die beiden Teilsegmente 12, 13 des Axialwälzlagers 8 weisen dabei eine Erstreckung von jeweils 180° auf und sind ohne weitere Verbindungselemente im Kreiseinstich 16 in der Stirnseite 6 des Zahnrades 1 zusammensetzbar.
Schließlich geht es aus den 3, 4 und 5 noch hervor, dass zur Erhöhung der Steifigkeit des Axialwälzlagers 8 der Außenbord 15 seines Nadelkäfigs 14 als radialer Doppelbord und der Innenbord 17 seines Nadelkäfigs 14 ebenfalls als axialer Doppelbord ausgebildet ist. Die Versteifung des Außenbordes 15 des Nadelkäfigs 14 mit einem solchen Doppelbord hat sich dabei hinsichtlich der Zentrierung des Axialwälzlagers 8 im Kreiseinstich 16 in der Stirnseite 6 des Zahnrades 1 als vorteilhaft erwiesen, während die Versteifung des Innenbordes 17 des Nadelkäfigs 14 mit einem solchen Doppelbord den beim Anlaufen der Radialnadelkränze 18, 19 der Zahnräder 1, 4 an den Innenbord 17 entstehenden Biegemomenten entgegen wirken soll.
Bezugszeichenliste

1: erstes Zahnrad
2: erstes Radialwälzlager
3: Welle
4: zweites Zahnrad
5: zweites Radialwälzlager
6: Stirnseite von 1
7: Stirnseite von 4
8: Axialwälzlager
9: Ringabsatz auf 3
10: Ringabsatz auf 3
11: Mittelanschlag für 2 und 5
12: Teilsegment von 8
13: Teilsegment von 8
14: Nadelkäfig von 8
15: Außenbord von 14
16: Kreiseinstich in 6 oder 7
17: Innenbord von 14
18: Nadelkäfig von 2
19: Nadelkäfig von 5

Claims

Lageranordnung für zwei benachbarte Zahnräder, insbesondere für zwei Gangräder in einem Doppelkupplungsgetriebe, im Wesentlichen bestehend aus einem ersten Zahnrad (1), das über ein erstes Radialwälzlager (2) auf einer Welle (3) drehbar gelagert ist, einem neben dem ersten Zahnrad (1) angeordneten zweiten Zahnrad (4), das über ein zweites Radialwälzlager (5) auf der gleichen Welle (3) drehbar gelagert ist, sowie aus einem zwischen den einander zugewandten Stirnseiten (6, 7) der Zahnräder (1, 4) angeordnetem Axialwälzlager (8), das zur gegenseitigen Abstützung von aus den Schrägverzahnungen der Zahnräder (1, 4) resultierenden Axialkräften vorgesehen ist, wobei die Radialwälzlager (2, 5) der Zahnräder (1, 4) durch zwei äußere Ringabsätze (9, 10) auf der Welle (3) und durch einen zwischen den Radialwälzlagern (2, 5) angeordneten Mittelanschlag (11) gegen axiales Verschieben auf der Welle (3) gesichert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen den Zahnrädern (1, 4) angeordnete Axialwälzlager (8) als zumindest aus zwei Teilsegmenten (12, 13) zusammensetzbarer Axialnadelkranz ausgebildet ist, dessen Nadelkäfig (14) mit seinem Außenbord (15) in einem zentrischen Kreiseinstich (16) in der Stirnseite (6 oder 7) eines der Zahnräder (1, 4) zentrierbar ist und einen radial bis nahe der Welle (3) verlängerten Innenbord (17) aufweist, der zugleich als Mittelanschlag (11) gegen axiales Verschieben der Radialwälzlager (2, 5) auf der Welle (3) ausgebildet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialwälzlager (8) bevorzugt aus zwei 180°-Teilsegmenten (12, 13) besteht, die ohne weitere Verbindungselemente im Kreiseinstich (16) in der Stirnseite (6 oder 7) eines der Zahnräder (1, 4) zusammensetzbar sind.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Steifigkeit des Axialwälzlagers (8) der Außenbord (15) seines Nadelkäfigs (14) als radialer Doppelbord und der Innenbord (17) seines Nadelkäfigs (14) ebenfalls als axialer Doppelbord ausgebildet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialwälzlager (2, 5) bevorzugt als geschlitzte zweireihige Radialnadelkränze ausgebildet sind, deren Nadelkäfige (18, 19) auf einen Durchmesser größer dem der Ringabsätze (9, 10) auf der Welle (3) aufweitbar sind.