DE102017130339B4

DE102017130339B4 - Rampenscheibe zur Führung des Schmiermittelstromes in einer Axiallageranordnung

Info

Publication number: DE102017130339B4
Application number: DE102017130339.1A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fugel; Andreas Kirschner; Martin Gegner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2037-12-19
Also published as: DE102017130339A1

Abstract

Rampenscheibe (14) zur Führung des Schmiermittelstromes in einer Axiallageranordnung, die aus zwei rotierenden Trägerbauteilen (1, 2) und einem zwischen den Trägerbauteilen (1, 2) angeordneten Axialnadellager (5) mit einer ersten ringförmige Winkelscheibe (6), einer zweiten ringförmige Winkelscheibe (7) und einem zwischen den Winkelscheiben (6, 7) abrollenden Nadelkranz (10) besteht, wobei die kreisringförmig und federnd ausgebildete Rampenscheibe (14) zwischen dem ersten Trägerbauteil (1) und der ersten Winkelscheibe (6) angeordnet ist und einen Profilquerschnitt mit einem geraden, sich bis unterhalb des Innendurchmessers der ersten Winkelscheibe (6) erstreckenden Außenabschnitt (17), einem schräg vom Außenabschnitt (17) weg verlaufenden und sich geringfügig bis oberhalb der Ebene der Innenseite (8) der ersten Winkelscheibe (6) erstreckenden Mittelabschnitt (18) und einem entgegengesetzt schräg vom Mittelabschnitt (18) sich bis zum ersten Trägerbauteil (1) erstreckenden und an diesem unter Vorspannung anliegenden Innenabschnitt (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenscheibe (14) eine zahnradähnliche Außenkontur aufweist, indem in den Außendurchmesser ihres Außenabschnittes (17) mehrere zueinander beabstandete Ausnehmungen (20) mit zum Mittelpunkt der Rampenscheibe (14) gerichteten Längsachsen eingeformt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Rampenscheibe zur Führung des Schmiermittelstromes in einer Axiallageranordnung nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, welche insbesondere vorteilhaft für die Axiallagerung des Sonnenradträgers eines ersten Planetengetriebes gegen den Hohlradtopf eines zweiten Planetengetriebes in einem PKW-Automatikgetriebe geeignet ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Axiallageranordnung ist aus der EP 2 935 920 B1 vorbekannt und in 1 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt. Deutlich sichtbar besteht diese Axiallageranordnung im Wesentlichen aus zwei rotierenden Trägerbauteilen 1, 2 mit kreisringförmigen Stirnflächen 3, 4, zwischen denen ein Axialnadellager 5 angeordnet ist, welches eine an der Stirnfläche 3 des ersten Trägerbauteils 1 anliegende erste ringförmige Winkelscheibe 6 aus einem dünnen Stahlblech und eine an der Stirnfläche 4 des zweiten Trägerbauteils 2 anliegende zweite ringförmige Winkelscheibe 7 aus einem dünnen Stahlblech sowie einen zwischen den axialen Innenseiten 8, 9 der Winkelscheiben 6, 7 abrollenden Nadelkranz 10 aufweist, der durch eine Vielzahl nebeneinander angeordneter und durch einen Lagerkäfig 11 in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Lagernadeln 12 gebildet wird. Dieses Axialnadellager 5 wird durch einen von einer zentral durch das Axialnadellager 5 durchgeführten Welle ausgehenden Schmiermittelstrom 13 geschmiert und gekühlt, wobei zwischen dem ersten Trägerbauteil 1 und der ersten Winkelscheibe 6 eine federnd ausgebildete, kreisringförmige Rampenscheibe 14 angeordnet ist, mit welcher ein im lastfreien Zustand aus dem Axialspiel des Axialnadellagers 5 resultierender Radialringspalt 15 zwischen dem ersten Trägerbauteil 1 und der ersten Winkelscheibe 6 gegen Fehlleitungen des Schmiermittelstromes 13 abdichtbar und der Schmiermittelstrom 13 zugleich gezielt in den Lagerinnenraum 16 zwischen den Winkelscheiben 6, 7 einleitbar ist. Die Rampenscheibe 14 weist dabei einen Profilquerschnitt auf, der aus einem geraden, sich bis unterhalb des Innendurchmessers der ersten Winkelscheibe 6 erstreckenden Außenabschnitt 17, einem schräg vom Außenabschnitt 17 weg verlaufenden und sich geringfügig bis oberhalb der Ebene der Innenseite 8 der ersten Winkelscheibe 6 erstreckenden Mittelabschnitt 18 und einem entgegengesetzt schräg vom Mittelabschnitt 18 sich bis zum ersten Trägerbauteil 1 erstreckenden und an diesem unter Vorspannung anliegenden Innenabschnitt 19 besteht.
Besteht jedoch bei einer Anwendung die Notwendigkeit, die Vorspannung des am Trägerteil anliegenden Innenabschnittes der Rampenscheibe durch ein steileres Anstellen dieses Innenabschnittes zu erhöhen, hat es sich in nachteiliger Weise bei einer solchen Rampenscheibe gezeigt, dass der zwischen dem Trägerbauteil und der Winkelscheibe verspannte Außenabschnitt der Rampenscheibe zu einer gewissen Faltenbildung neigt, durch die es bei wechselnder Zug- und Schubbelastung der Axiallageranordnung wiederum zu unerwünschten Fehlleitungen des Schmiermittelstromes kommen kann. Darüber hinaus hat die Erhöhung der Vorspannung des Innenabschnittes der Rampenscheibe zur Folge, dass die umlaufend Kante dieses Innenabschnittes durch die bei wechselnder Zug- und Schubbelastung der Axiallageranordnung entstehenden Mikrobewegungen einen abrasiven Verschleiß an der Oberfläche des Trägerbauteils verursachen und die dabei entstehenden Späne für Getriebeschäden ursächlich sind.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Rampenscheibe zur Führung des Schmiermittelstromes in einer Axiallageranordnung zu konzipieren, bei der vor allem eine Faltenbildung des zwischen dem Trägerbauteil und der Winkelscheibe verspannten Außenabschnitts wirksam vermieden wird.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Rampenscheibe nach den Merkmalen des Anspruchs 1 derart gelöst, dass die Rampenscheibe eine zahnradähnliche Außenkontur aufweist, indem in den Außendurchmesser ihres Außenabschnittes mehrere zueinander beabstandete Ausnehmungen mit zum Mittelpunkt der Rampenscheibe gerichteten Längsachsen eingeformt sind.
Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäß ausgebildeten Rampenscheibe werden in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.
Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Rampenscheibe vorgesehen, dass die Ausnehmungen im Außenabschnitt der Rampenscheibe gleichmäßig zueinander beabstandet sind und eine einheitliche Tiefe mit dem gleichen Fußkreisdurchmesser aufweisen. Dies hat sich hinsichtlich einer kostengünstigen Fertigung der Rampenscheibe als am vorteilhaftesten erwiesen. Denkbar ist es jedoch auch, die Ausnehmungen im Außenabschnitt der Rampenscheibe mit ungleichmäßigen Abständen zueinander und/oder mit unterschiedlichen Tiefen bzw. Fußkreisdurchmessern in die Rampenscheibe einzuarbeiten.
Nach Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Rampenscheibe, dass die Ausnehmungen und die zwischen diesen angeordneten Segmente des Außenabschnittes bevorzugt mit einer sinuskurvenförmigen oder trapezförmigen Kontur ausgebildet sind. Auch diese Ausbildung hat sich hinsichtlich einer kostengünstigen Fertigung der Rampenscheibe als besonders geeignet erwiesen, wobei jedoch auch andere Konturen für die Ausnehmungen und die zwischen diesen angeordneten Segmente des Außenabschnittes möglich sind.
Gemäß Anspruch 4 zeichnet sich die erfindungsgemäß ausgebildete Rampenscheibe darüber hinaus noch dadurch aus, dass der Außenabschnitt der Rampenscheibe zusammen mit einer zusätzlichen Distanzringscheibe zwischen dem ersten Trägerbauteil und der ersten Winkelscheibe angeordnet ist. Die zusätzliche Distanzscheibe hat dabei in bekannter Weise die Funktion eines Axialspielausgleichselementes, indem diese mit einer der Toleranzkette aller axial dem Axialwälzlager nachfolgend angeordneter Bauteile entsprechenden Stärke ausgebildet wird. Die Stärke der Distanzscheibe kann dann in einfacher Weise um die Stärke der Rampenscheibe verringert werden, so dass die erfindungsgemäße Rampenscheibe keine Änderungen der Umgebungskonstruktion erfordert. Vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung sollen jedoch auch solche Axiallageranordnungen eingeschlossen sein, bei denen eine solche Distanzscheibe nicht erforderlich ist.
Schließlich wird es als vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Rampenscheibe durch Anspruch 5 noch vorgeschlagen, dass an den am Trägerbauteil anliegenden Innendurchmesser des Innenabschnittes der Rampenscheibe zusätzlich ein Radius angeformt ist. Durch diesen Radius kann der aus dem Stand der Technik bekannte Nachteil vermieden werden, dass eine Erhöhung der Vorspannung des am Trägerteil anliegenden Innenabschnittes der Rampenscheibe durch ein steileres Anstellen dieses Innenabschnittes bewirkt, dass die umlaufend Kante dieses Innenabschnittes einen abrasiven Verschleiß an der Oberfläche des Trägerbauteils verursacht, da die Rampenscheibe nunmehr über eine Rundung und nicht mehr über eine Kante am Trägerbauteil anliegt.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Rampenscheibe weist somit gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Rampenscheibe den Vorteil auf, dass es durch die zahnradähnliche bzw. sinuskurvenförmige Außenkontur des zwischen dem Trägerbauteil und der Winkelscheibe verspannten Außenabschnittes der Rampenscheibe nicht mehr zu einer Fehlleitungen des Schmiermittelstromes verursachenden Faltenbildung kommen kann, da durch die Ausnehmungen im Außenabschnitt nunmehr genügend Räume geschaffen werden, in welche die verbleibenden Segmente des Außenabschnittes bei der Montage der Axiallageranordnung ausweichen können. Die bei dieser Ausbildung unterhalb der Laufbahn der Winkelscheibe des Axialnadellagers gebildeten Hohlräume haben dabei keinerlei Einfluss auf die Laufbahnqualität des Axialnadellagers, da über die zusätzliche Distanzscheibe eine Anlage der Winkelscheibe am Trägerbauteil über eine geschlossene Ringfläche gewährleistet ist.
Figurenliste
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Rampenscheibe wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 einen Querschnitt durch eine Axiallageranordnung in einem PKW-Automatikgetriebe nach dem Stand der Technik;
2 eine räumliche Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Rampenscheibe;
3 eine Teilansicht eines Querschnittes durch die erfindungsgemäß ausgebildeten Rampenscheibe;
4 eine räumliche Darstellung einer äußeren Teilansicht einer an einer Winkelscheibe eines Axialnadellagers montierten erfindungsgemäßen Rampenscheibe;
5 eine räumliche Darstellung einer inneren Teilansicht einer an einer Winkelscheibe eines Axialnadellagers montierten erfindungsgemäßen Rampenscheibe.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die aus der EP 2 935 920 B1 bekannte Axiallageranordnung gemäß 1 zeigt im konkreten Fall eine Axiallageranordnung zwischen dem Sonnenradträger eines ersten Planetengetriebes und dem Hohlradtopf eines zweiten Planetengetriebes in einem PKW-Automatikgetriebe. Deutlich sichtbar besteht diese Axiallageranordnung, wie eingangs bereits beschrieben, aus zwei rotierenden Trägerbauteilen 1, 2 und einem zwischen den Trägerbauteilen 1, 2 angeordneten Axialnadellager 5 mit einer ersten ringförmige Winkelscheibe 6, einer zweiten ringförmige Winkelscheibe 7 und einem zwischen den Winkelscheiben 6, 7 abrollenden Nadelkranz 10. Die kreisringförmig und federnd ausgebildete Rampenscheibe 14 ist dabei zwischen dem ersten Trägerbauteil 1 und der ersten Winkelscheibe 6 angeordnet und weist, wie auch in 3 zu sehen ist, einen Profilquerschnitt auf, der aus einem geraden, sich bis unterhalb des Innendurchmessers der ersten Winkelscheibe 6 erstreckenden Außenabschnitt 17, einem schräg vom Außenabschnitt 17 weg verlaufenden und sich geringfügig bis oberhalb der Ebene der Innenseite 8 der ersten Winkelscheibe 6 erstreckenden Mittelabschnitt 18 und aus einem entgegengesetzt schräg vom Mittelabschnitt 18 sich bis zum ersten Trägerbauteil 1 erstreckenden und an diesem unter Vorspannung anliegenden Innenabschnitt 19 besteht.
Aus den 2 und 4 ist darüber hinaus ersichtlich, dass zur Vermeidung einer Faltenbildung des zwischen dem Trägerbauteil 1 und der Winkelscheibe 6 verspannten Außenabschnitts 17 die Rampenscheibe 14 eine zahnradähnliche Außenkontur aufweist, indem in den Außendurchmesser ihres Außenabschnittes 17 mehrere zueinander beabstandete Ausnehmungen 20 mit zum Mittelpunkt der Rampenscheibe 14 gerichteten, nicht näher dargestellten Längsachsen eingeformt sind. Diese Ausnehmungen 20 sind deutlich sichtbar gleichmäßig zueinander beabstandet und weisen eine einheitliche Tiefe mit dem gleichen Fußkreisdurchmesser auf, wobei die Ausnehmungen 20 und die zwischen den Ausnehmungen 20 angeordneten Segmente 21 des Außenabschnittes 17 zusammen mit einer sinuskurvenförmigen Kontur ausgebildet sind.
Die 4 und 5 zeigen des Weiteren in Zusammenschau mit 1, dass der Außenabschnitt 17 der Rampenscheibe 14 zusammen mit einer zusätzlichen Distanzringscheibe 22 zwischen dem ersten Trägerbauteil 1 und der ersten Winkelscheibe 6 angeordnet ist. Die zusätzliche Distanzscheibe 22 hat dabei die Funktion eines Axialspielausgleichselementes, indem diese mit einer der Toleranzkette aller axial dem Axialwälzlager 5 nachfolgend angeordneter Bauteile entsprechenden Stärke ausgebildet wird.
In den 3 bis 5 ist schließlich noch zu sehen, dass an den am Trägerbauteil 1 anliegenden Innendurchmesser des Innenabschnittes 19 der Rampenscheibe 14 zusätzlich ein Radius 23 angeformt ist. Durch diesen Radius wird der aus dem Stand der Technik bekannte Nachteil vermieden, dass eine Erhöhung der Vorspannung des am Trägerteil 1 anliegenden Innenabschnittes 19 der Rampenscheibe 14 durch ein steileres Anstellen dieses Innenabschnittes 19 bewirkt, dass die umlaufend Kante dieses Innenabschnittes 19 einen abrasiven Verschleiß an der Oberfläche des Trägerbauteils 1 verursacht.
Bezugszeichenliste

1: erstes Trägerbauteil
2: zweites Trägerbauteil
3: Stirnfläche von 1
4: Stirnfläche von 2
5: Axialnadellager
6: erste Winkelscheibe von 5
7: zweite Winkelscheibe von 5
8: Innenseite von 6
9: Innenseite von 7
10: Nadelkranz
11: Lagerkäfig von 10
12: Wälzkörper von 10
13: Schmiermittelstrom
14: Rampenscheibe
15: Radialringspalt
16: Lagerinnenraum
17: Außenabschnitt von 14
18: Mittelabschnitt von 14
19: Innenabschnitt von 14
20: Ausnehmungen in 17
21: Segmente an 17
22: Distanzringscheibe
23: Radius an 19

Claims

Rampenscheibe (14) zur Führung des Schmiermittelstromes in einer Axiallageranordnung, die aus zwei rotierenden Trägerbauteilen (1, 2) und einem zwischen den Trägerbauteilen (1, 2) angeordneten Axialnadellager (5) mit einer ersten ringförmige Winkelscheibe (6), einer zweiten ringförmige Winkelscheibe (7) und einem zwischen den Winkelscheiben (6, 7) abrollenden Nadelkranz (10) besteht, wobei die kreisringförmig und federnd ausgebildete Rampenscheibe (14) zwischen dem ersten Trägerbauteil (1) und der ersten Winkelscheibe (6) angeordnet ist und einen Profilquerschnitt mit einem geraden, sich bis unterhalb des Innendurchmessers der ersten Winkelscheibe (6) erstreckenden Außenabschnitt (17), einem schräg vom Außenabschnitt (17) weg verlaufenden und sich geringfügig bis oberhalb der Ebene der Innenseite (8) der ersten Winkelscheibe (6) erstreckenden Mittelabschnitt (18) und einem entgegengesetzt schräg vom Mittelabschnitt (18) sich bis zum ersten Trägerbauteil (1) erstreckenden und an diesem unter Vorspannung anliegenden Innenabschnitt (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenscheibe (14) eine zahnradähnliche Außenkontur aufweist, indem in den Außendurchmesser ihres Außenabschnittes (17) mehrere zueinander beabstandete Ausnehmungen (20) mit zum Mittelpunkt der Rampenscheibe (14) gerichteten Längsachsen eingeformt sind.
Rampenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (20) im Außenabschnitt (17) der Rampenscheibe (14) gleichmäßig zueinander beabstandet sind und eine einheitliche Tiefe mit dem gleichen Fußkreisdurchmesser aufweisen.
Rampenscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (20) und die zwischen diesen angeordneten Segmente (21) des Außenabschnittes (17) bevorzugt mit einer sinuskurvenförmigen oder trapezförmigen Kontur ausgebildet sind.
Rampenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenabschnitt (17) der Rampenscheibe (14) zusammen mit einer zusätzlichen Distanzringscheibe (22) zwischen dem ersten Trägerbauteil (1) und der ersten Winkelscheibe (6) angeordnet ist.
Rampenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den am Trägerbauteil (1) anliegenden Innendurchmesser des Innenabschnittes (19) der Rampenscheibe (14) zusätzlich ein Radius (23) angeformt ist, durch den das Trägerbauteil (1) einen verminderten Reibverschleiß aufweist.