DE10309874A1 - Verteilerzahnradaufbau für ein Getriebe - Google Patents
Verteilerzahnradaufbau für ein GetriebeInfo
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Abstract
Ein Verteilerzahnradaufbau umfasst ein Verteilerzahnrad, das durch ein Kegelrollenlager und ein Axiallager direkt drehbar gelagert ist. Ein abgeschrägter Sicherungsring ist in einer Umfangsnut an einer Nabe angeordnet, um auf das Kegelrollenlager und das Axiallager eine Vorlast aufzubringen. Das Kegelrollenlager und das Axiallager können jeweils einen einzigen Lagerring umfassen.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verteilerzahnradaufbau für ein Getriebe, bei dem ein Nadelaxiallager und ein Kegelrollenlager bei der Lagerung eines Verteilerzahnrades gegeneinander vorbelastet sind. Fahrzeuggetriebe mit mehreren Achsen umfassen ein Verteilerzahnrad, um ein Drehmoment und eine Drehgeschwindigkeit von der einen Achse zur anderen zu übertragen. Diese Verteilerzahnräder sind typischerweise durch mehrere Lager gelagert, die jeweils Lagerringe aufweisen, so dass die Lager beträchtlichen radialen sowie longitudinalen Lasten, die von den schräg verzahnten Stirnrädern ausgehen, standhalten können. Die Stellungen des Lagers unter Vorlast werden entweder durch eine große Mutter oder durch einen abgeschrägten Sicherungsring gehalten.
- Es ist erwünscht, die oben beschriebene Verteilerzahnradanordnung zu verbessern, indem die Anzahl von Teilen sowie der Raumbedarf verringert, die Wartbarkeit verbessert und das zulässige axiale Spiel für das Verteilerzahnrad verringert werden.
- Die vorliegende Erfindung stellt einen Verteilerzahnradaufbau bereit, bei dem das Verteilerzahnrad direkt durch ein Axiallager und ein Kegelrollenlager gelagert ist und eine Vorlast auf die, Lager durch einen abgeschrägten Sicherungsring auf einer feststehenden Nabe aufgebracht ist.
- Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung einen Verteilerzahnradaufbau für ein Getriebe bereit, der eine feststehende Nabe mit einer zylindrischen Nabenfläche und einer radialen Nabenfläche umfasst. In der zylindrischen Nabenfläche ist eine Umfangsnut ausgebildet. Ein abgeschrägter innerer Lagerring ist an der zylindrischen Nabenfläche angeordnet. Ein Komplement konischer Rollen oder Kegelrollen sind an dem abgeschrägten inneren Lagerring angeordnet. Ein sich radial erstreckender Lagerring ist gegen die radiale Nabenfläche angeordnet. Ein Axiallager ist gegen den sich radial erstreckenden Lagerring angeordnet. Ein Verteilerzahnrad ist um die Nabe herum und in direktem Kontakt mit dem Kegelrollenlager und mit dem Axiallager angeordnet. Ein abgeschrägter Sicherungsring ist in der Umfangsnut in Kontakt mit dem abgeschrägten inneren Lagerring angeordnet, um auf das Kegelrollenlager und das Axiallager eine Vorlast aufzubringen. Der abgeschrägte Sicherungsring kann durch ein anderes Vorlastelement, wie etwa eine Mutter, ersetzt sein.
- Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Zusammenbau eines Verteilerzahnradaufbaus, wie er oben beschrieben ist, bereit, wobei der abgeschrägte innere Lagerring, die Kegelrollen, der sich radial erstreckende Lagerring, das Axiallager und das Verteilerzahnrad um die Nabe herum angeordnet und vorbelastet werden, so dass der abgeschrägte Sicherungsring in die Umfangsnut in der Nabe hineinfällt.
- Es ist dementsprechend eine Aufgabe der Erfindung, einen Verteilerzahnradaufbau bereitzustellen, der den Raumbedarf verringert, die Anzahl von Teilen verringert und die Wartbarkeit verbessert.
- Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen zeigt:
- Fig. 1 eine Ansicht im Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Getriebes;
- Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Verteilerzahnradaufbaus, von Fig. 1 entnommen;
- Fig. 3 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Getriebemontageverfahrens; und
- Fig. 4 eine Ansicht im Teillängsschnitt eines Verteilerzahnradaufbaus gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung.
- Fig. 1 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt eines Fünfganggetriebes 10, das Energie von einem Motor 12 aufnimmt und diese Energie über ein Differential 14 auf linke und rechte Achsen 16, 18 eines Fahrzeugs verteilt.
- Beispielsweise treibt der Motor 12 im ersten Vorwärtsgang des Getriebes einen Drehmomentwandler 20 an, der wiederum eine Antriebswelle 22 antreibt. Die Antriebswelle ist an ein Gehäuse 24 einer dritten Kupplung geschweißt, das über eine Keilnut oder Kerbverzahnung mit einer Trägerplatte 26 der dritten Kupplung verbunden ist, die wiederum ein Antriebssonnenrad 28 rotiert. Ein Antriebssonnenrad 28 rotiert ein Antriebsplanetenrad 30, das wiederum ein Antriebshohlrad 32 rotiert. Das Antriebshohlrad 32 ist mit einer Nabe 34 einer zweiten Kupplung über eine Keilnut oder Kerbverzahnung verbunden. Die Nabe 34 der zweiten Kupplung treibt ein Abtriebssonnenrad 36 an, das an die Nabe 34 der zweiten Kupplung geschweißt ist. Diese Struktur ist in Fig. 2 besser zu sehen. Das Abtriebssonnenrad 36 treibt Abtriebsplanetenräder 38 an, die wiederum ein Abtriebshohlrad 40 antreiben. Das Abtriebshohlrad 40 ist mit einem Verteilerzahnrad 42 verbunden, das ein Drehmoment und eine Drehgeschwindigkeit auf eine zweite Welle 44 über ein zweites Verteilerzahnrad 46 verteilt. Der Ausdruck "Verteilerzahnrad" kann austauschbar mit "Verteilerritzel" oder "Verteilerritzelrad" verwendet werden.
- Weiterhin sichert nach Fig. 2 ein Sicherungsring, Sprengring oder Schnappring 48 das Abtriebshohlrad 40 an dem Verteilerzahnrad 42.
- Die vorliegende Erfindung ist besonders durch die Struktur gekennzeichnet, die das Verteilerzahnrad 42 drehbar lagert und vorbelastet, und die in Fig. 2 am deutlichsten gezeigt ist. Eine feststehende Pumpenabdeckung 50 wirkt, wie es gezeigt ist, als feststehende Nabe und weist eine zylindrische Nabenfläche 52 und eine radiale Nabenfläche 54 auf.
- Ein abgeschrägter oder konischer innerer Lagerring 56 ist gegen die zylindrische Nabenfläche 52 angeordnet, und ein Komplement Kegelrollen 58 ist auf dem abgeschrägten inneren Lagerring 56 angeordnet. Ein sich radial erstreckender Lagerring 60 ist gegen die radiale Nabenfläche 54 angeordnet, und ein Axiallager 62 ist gegen den sich radial erstreckenden Lagerring 60 angeordnet.
- Das Verteilerzahnrad 42 weist eine konische Innenfläche 64 auf, die in direktem Kontakt mit den Kegelrollen 58 steht, und eine Seitenfläche 66, die in direktem Kontakt mit dem Axiallager 62 steht.
- Ein abgeschrägter oder konischer Sicherungsring 68 ist in einer Umfangsnut 70 angeordnet, die in der zylindrischen Nabenfläche 52 ausgebildet ist. Der Sicherungsring 68 weist eine ebene Fläche 72 auf, die dem abgeschrägten inneren Lagerring 56 zugewandt ist, und eine in die entgegengesetzte Richtung weisende abgeschrägte Fläche 74, die mit einer entsprechend abgeschrägten Fläche 76 in der Nut 70 in Eingriff steht. Der abgeschrägte Sicherungsring nimmt axiales Spiel auf und hält die Bauteile wegen des Verriegelungs- oder Selbsthemmungswinkels, der durch die abgeschrägten Flächen 74, 76 bereitgestellt wird, an ihrer Stelle. Der abgeschrägte Sicherungsring 68 weist auch eine schmale Innenkante 78 auf, die dem Grund der Nut 70 zugewandt ist.
- Das Verteilerzahnrad 42 weist annähernd die gleiche Härte wie die Rollen des Kegelrollenlagers 58 und des Axiallagers 62 auf, so dass diese Bauteile miteinander verträglich sind und keine zusätzlichen Lagerringe erforderlich sind. Die Härte jedes Bauteils beträgt annähernd 58-64 Rockwell C. Der Kern des Verteilerzahnrades 42 besteht aus kohlenstoffarmen Stahl, und die Oberfläche ist aufgekohlt, um die erwünschte Härte zu ermöglichen (Einsatzhärtung), und das Kegelrollenlager 58 und das Axiallager 62 sind Bauteile aus legiertem Stahl.
- Bei dieser Ausgestaltung bildet das Verteilerzahnrad 42 den äußeren Lagerring für das Kegelrollenlager 58, und das Verteilerzahnrad 42 bildet auch den seitlichen Lagerring für das Axiallager 62, wodurch Bauteile beseitigt und Packungsraum verringert wird.
- In Fig. 3 ist ein Flussdiagramm eines Montageverfahrens veranschaulicht. Wie es gezeigt ist und oben beschrieben wurde, wird bei Schritt 100 eine feststehende Nabe 50 bereitgestellt. Bei Schritt 102werden der axiale Lagerring 60 und das Axiallager 62 gegen die radiale Nabenfläche 54 angeordnet. Bei Schritt 104 wird das Verteilerzahnrad 42 gegen das Axiallager 62 angeordnet. Bei Schritt 106 werden der abgeschrägte Lagerring 56 und das Kegelrollenlager 58 gegen die konische Innenfläche 64 des Verteilerzahnrades 42 angeordnet. Bei Schritt 108 wird der abgeschrägte Sicherungsring 68 in der Umfangsnut 70 der Nabe 50 angeordnet. Bei Schritt 110 wird eine Vorlastkraft auf den abgeschrägten Lagerring 56 in Richtung nach rechts, wie in Fig. 1 betrachtet, aufgebracht, so dass die schmale Innenkante 78 des abgeschrägten Sicherungsrings 68 weiter in die zylindrische Nut 70 hineinfällt. Wenn die Vorlastkraft weggenommen wird, hält der abgeschrägte Sicherungsring 68 die Vorlast aufrecht.
- Natürlich könnten die Lagerringe 56, 60, die Lager 58, 62 und das Verteilerzahnrad 42 im Voraus zusammengebaut und dann auf die feststehende Nabe 56 als ein Unteraufbau montiert werden. Ebenso könnte der abgeschrägte Sicherungsring montiert werden, nachdem die Vorlast auf den abgeschrägten Lagerring 56 aufgebracht worden ist.
- Der Verteilerzahnradaufbau kann gewartet werden, indem der Sicherungsring 68 aus der Umfangsnut 70 entnommen wird. Diese Konstruktion verringert oder beseitigt auch axiales Spiel des Verteilerzahnrades und stellt ein steiferes Verteilerzahnrad bereit.
- In Fig. 4 ist eine alternative Anordnung gezeigt. Ein Verteilerzahnrad 142 nimmt das Drehmoment von einer Abtriebswelle 122 über einen Flansch 177 auf. Eine Vorlast auf einen abgeschrägten inneren Lagerring 156 wird mittels einer Mutter 168 aufgebracht, die auf eine radiale Nabe 150 geschraubt ist. Sobald die gewünschte Vorlast erzielt ist, wird die Mutter 168 verriegelt, indem das Muttermaterial in einen Schlitz 170 geschmiedet wird, der sich an einer Fhiche der Nabe 150 radial erstreckt.
- Zusammengefasst weist ein Verteilerzahnradaufbau erfindungsgemäß ein Verteilerzahnrad auf, das durch ein Kegelrollenlager und ein Axiallager direkt drehbar gelagert ist. Ein abgeschrägter Sicherungsring ist in einer Umfangsnut an einer Nabe angeordnet, um auf das Kegelrollenlager und das Axiallager eine Vorlast aufzubringen. Das Kegelrollenlager und das Axiallager können jeweils einen einzigen Lagerring umfassen.
Claims (22)
1. Verteilerzahnradaufbau für ein Getriebe (10), umfassend:
eine feststehende Nabe (50, 150) mit einer zylindrischen Nabenfläche (52) und einer radialen Nabenfläche (54);
einen abgeschrägten inneren Lagerring (56, 156), der an der zylindrischen Nabenfläche (52) angeordnet ist;
ein Komplement Kegelrollen (58), die auf dem abgeschrägten inneren Lagerring (56) angeordnet sind;
einen sich radial erstreckenden Lagerring (60), der gegen die radiale Nabenfläche (54) angeordnet ist;
ein Axiallager (62), das gegen den sich radial erstreckenden Lagerring (60) angeordnet ist;
ein Verteilerzahnrad (42, 142), das um die Nabe (50, 150) herum angeordnet ist und in direktem Kontakt mit dem Kegelrollenlager (58) und dem Axiallager (62) steht; und
ein Vorlastelement (68, 168), das an der zylindrischen Nabenfläche (52) in Kontakt mit dem abgeschrägten inneren Lagerring (56, 156) angeordnet ist, um auf das Kegelrollenlager (58) und das Axiallager (62) eine Vorlast aufzubringen.
eine feststehende Nabe (50, 150) mit einer zylindrischen Nabenfläche (52) und einer radialen Nabenfläche (54);
einen abgeschrägten inneren Lagerring (56, 156), der an der zylindrischen Nabenfläche (52) angeordnet ist;
ein Komplement Kegelrollen (58), die auf dem abgeschrägten inneren Lagerring (56) angeordnet sind;
einen sich radial erstreckenden Lagerring (60), der gegen die radiale Nabenfläche (54) angeordnet ist;
ein Axiallager (62), das gegen den sich radial erstreckenden Lagerring (60) angeordnet ist;
ein Verteilerzahnrad (42, 142), das um die Nabe (50, 150) herum angeordnet ist und in direktem Kontakt mit dem Kegelrollenlager (58) und dem Axiallager (62) steht; und
ein Vorlastelement (68, 168), das an der zylindrischen Nabenfläche (52) in Kontakt mit dem abgeschrägten inneren Lagerring (56, 156) angeordnet ist, um auf das Kegelrollenlager (58) und das Axiallager (62) eine Vorlast aufzubringen.
2. Verteilerzahnradaufbau nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die feststehende Nabe (50, 150) eine feststehende
Pumpenabdeckung umfasst.
3. Verteilerzahnradaufbau nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verteilerzahnrad (42, 142) annähernd die gleiche Härte wie
das Kegelrollenlager (58) und das Axiallager (62) aufweist.
4. Verteilerzahnradaufbau nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Härte annähernd 58-64 Rockwell C beträgt.
5. Verteilerzahnradaufbau nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verteilerzahnrad (42, 142) aus einem kohlenstoffreichen
Stahl besteht und das Kegelrollenlager (58) und das Axiallager (62)
aus legiertem Stahl bestehen.
6. Verteilerzahnradaufbau nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der zylindrischen Nabenfläche (52) eine Umfangsnut (70)
ausgebildet ist, und dass das Vorlastelement (68, 168) einen
abgeschrägten Sicherungsring (68) umfasst, der in der Umfangsnut (70)
angeordnet ist.
7. Verteilerzahnradaufbau nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der abgeschrägte Sicherungsring (68) die Vorlast auf einem
gewünschten Niveau aufrechterhält.
8. Verteilerzahnradaufbau nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verteilerzahnrad (42, 142) mit einem Hohlrad verbunden
ist.
9. Verteilerzahnradaufbau nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Vorlastelement (168) eine Mutter umfasst, die auf die
zylindrische Nabenfläche (52) geschraubt ist.
10. Verteilerzahnradaufbau für ein Getriebe (10), umfassend:
eine feststehende Nabe (50) mit einer zylindrischen Nabenfläche (52) und einer radialen Nabenfläche (54), wobei in der zylindrischen Nabenfläche (52) eine Umfangsnut (70) ausgebildet ist;
einen abgeschrägten inneren Lagerring (56), der auf der zylindrischen Nabenfläche (52) angeordnet ist;
einen sich radial erstreckenden Lagerring (60), der gegen die radiale Nabenfläche (54) angeordnet ist;
ein Verteilerzahnrad (42), das um die Nabe (50) herum angeordnet ist;
ein Komplement Kegelrollen, die zwischen dem Verteilerzahnrad (42) und dem abgeschrägten inneren Lagerring (56) angeordnet sind;
ein Axiallager, das zwischen dem sich radial erstreckenden Lagerring (60) und dem Verteilerzahnrad (42) angeordnet ist; und
einen abgeschrägten Sicherungsring (68), der in der Umfangsnut (70) angeordnet ist, um auf das Kegelrollenlager (58) und das Axiallager (62) eine Vorlast aufzubringen.
eine feststehende Nabe (50) mit einer zylindrischen Nabenfläche (52) und einer radialen Nabenfläche (54), wobei in der zylindrischen Nabenfläche (52) eine Umfangsnut (70) ausgebildet ist;
einen abgeschrägten inneren Lagerring (56), der auf der zylindrischen Nabenfläche (52) angeordnet ist;
einen sich radial erstreckenden Lagerring (60), der gegen die radiale Nabenfläche (54) angeordnet ist;
ein Verteilerzahnrad (42), das um die Nabe (50) herum angeordnet ist;
ein Komplement Kegelrollen, die zwischen dem Verteilerzahnrad (42) und dem abgeschrägten inneren Lagerring (56) angeordnet sind;
ein Axiallager, das zwischen dem sich radial erstreckenden Lagerring (60) und dem Verteilerzahnrad (42) angeordnet ist; und
einen abgeschrägten Sicherungsring (68), der in der Umfangsnut (70) angeordnet ist, um auf das Kegelrollenlager (58) und das Axiallager (62) eine Vorlast aufzubringen.
11. Verteilerzahnradaufbau nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der abgeschrägte Sicherungsring (68) eine ebene Fläche (72)
aufweist, die dem abgeschrägten inneren Lagerring (56) zugewandt
ist, und eine in die entgegengesetzte Richtung weisende abgeschrägte
Fläche (74) aufweist, wobei eine schmale innere Kante des
Sicherungsrings (68) in die Umfangsnut (70) hinein weist.
12. Verteilerzahnradaufbau nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Aallager (62) und das Kegelrollenlager (58) in direktem
Kontakt mit dem Verteilerzahnrad (42) stehen.
13. Verfahren zur Montage eines Verteilerzahnradaufbaus in einem
Getriebe (10) mit den Schritten:
-
a) Bereitstellen einer feststehenden Nabe (50) mit einer
zylindrischen Nabenfläche (52) und einer radialen Nabenfläche (54),
wobei in der zylindrischen Nabenfläche (52) eine Umfangsnut
(70) ausgebildet ist,
b) Anordnen eines sich axial erstreckenden Lagerrings und eines
Axiallagers (62) auf der radialen Nabenfläche (54);
c) Anordnen eines Verteilerzahnrades (42) um die Nabe (50)
herum gegen das Axiallager (62);
d) Anordnen eines abgeschrägten Lagerrings (56) und eines
Kegelrollenlagers (58) auf der Nabe (50) gegen eine abgeschrägte
Innenfläche des Verteilerzahnrades (42);
e) Anordnen eines abgeschrägten Sicherungsrings (68) in der
Umfangsnut (70); und
f) Vorsehen einer Vorlastkraft gegen den abgeschrägten inneren
Lagerring (56), so dass der abgeschrägte Sicherungsring (68)
weiter in die Umfangsnut (70) hineinfällt.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schritte (b), (c) und (d) gleichzeitig durchgeführt werden, so
dass die bei den Schritten (b), (c) und (d) gekennzeichneten Bauteile
als ein Unteraufbau auf die feststehende Nabe (50) montiert werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass Schritt (e) vor Schritt (f) durchgeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorlastkraft von Schritt (f) vor dem Schritt (e) aufgebracht
wird.
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