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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Käfig für ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Getriebe, das einen solchen Käfig aufweist. Überdies betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das ein solches Getriebe aufweist.
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Bei Getrieben, deren jeweilige Abtriebsgetrieberäder einen großen Verzahnungsschrägungswinkel aufweisen, treten im Betrieb des Getriebes hohe Axialkräfte mit der Größenordnung von über 20 kN auf. Eine Lageranordnung, mittels derer das Getriebe an/in einem Gehäuse gelagert ist, ist Teil eines Lastpfades, über welchen im Betrieb des Getriebes die hohen Axialkräfte in das Gehäuse eingeleitet werden. Hierbei wirkt die auftretende Axialkraft auf ein Sicherungselement der Lageranordnung, mittels dessen Wälzkörperlager der Lageranordnung axial gesichert sind und/oder mittels dessen die Wälzkörperlager axial vorgespannt sind. Aus internen Untersuchungen ist hervorgegangen, dass das Sicherungselement durch Einwirkung der hohen Axialkraft ausfallen, das heißt brechen kann. Zudem wurde festgestellt, dass eine Nut, in der das Sicherungselement axial gehalten ist, aufgrund der Axialkräfte, die auf das in der Nut sitzende Sicherungselement einwirken, beschädigt wird, indem sie axial aufgeweitet wird. Hinzukommt, dass ein Lagersitz, in welchem das jeweilige Wälzlager sitzt, zu einem Oval verformt wird. Diese Beschädigungen führen zu einem tangentialen Wandern bzw. Mitdrehen der Lagerinnenringe und letztlich zu erhöhtem Verschleiß und zu einem Ausfall des Getriebes.
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Es sind Differenziale mit axialen Sicherungselementen wie Sprengringen, Sicherungsringen oder Wellenmuttern zum axialen Sichern der Lageranordnung bekannt. Ebenso sind Differenziale mit einem zwei- oder mehrteiligen Gehäuse bekannt, bei denen ein Lagersitz in einem Deckel des Differenzials integriert ist, so zum Beispiel aus der
DE 625 749 A , aus der
DE 10 2004 036 333 A1 oder aus der
DE 20 2013 008 953 U1 .
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Herkömmliche Gehäuse bzw. Käfige für Differenziale sind meist aus einem Gusseisenwerkstoff hergestellt, wodurch das herkömmliche Gehäuse wesentlich schlechtere mechanische Eigenschaften hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit aufweist als ein aus einem Vollmaterialrohling spanend hergestelltes Gehäuse. Hierdurch wird das oben beschriebene Mitdrehen der Lagerinnenringe noch begünstigt. Wird zur Vorspannung und/oder zur axialen Sicherung der Wälzkörperlager eine Wellenmutter benötigt, erhöht sich der benötigte axiale Bauraum. Um das für die Wellenmutter erforderliche axiale Bauraumerfordernis möglichst gering zu halten, wird versucht, möglichst wenige Gewindegänge für die Wellenmutter auszubilden, was aber dazu führt, dass für eine Gewindeklebeverbindung (um ein unerwünschtes Losdrehen der Wellenmutter zu verhindern) nur die wenigen Gewindegänge genutzt werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein besonders zuverlässiges bzw. langlebiges Getriebe zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind kategorie- und ausführungsformübergreifend zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.
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Gemäß der Erfindung wird ein Käfig für ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Der Käfig kann auch als Getriebegehäuse bezeichnet werden. Ein erfindungsgemäßes Getriebe weist den Käfig auf, in dessen Getrieberadkammer dann ein Getrieberadsatz des Getriebes angeordnet ist. Bei dem Getriebe kann es sich zum Beispiel um ein Stirnradgetriebe, um ein Planetengetriebe, um ein Kegelradgetriebe oder um eine Mischform aus zwei oder mehr der genannten Getriebe handeln. In bestimmungsgemäßer Einbaulage ist durch das Getriebe ein Bestandteil des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs gebildet, bei dem es sich um ein rein verbrennungsmotorisch oder um ein reinelektrisch oder hybridelektrisch antreibbares Kraftfahrzeug handeln kann. Insbesondere ist das Getriebe als ein Verteilergetriebe - also als ein Längs- oder Querdifferenzial - ausgebildet.
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Der Käfig bzw. das Getriebegehäuse weist zwei separat voneinander hergestellte Käfigteile auf, nämlich einen ersten Käfigteil und einen zweiten Käfigteil. Der erste Käfigteil weist einen ersten Lagerzapfen des Käfigs und eine zentrale Innengewindeöffnung auf, wobei der erste Lagerzapfen und die Innengewindeöffnung entlang einer ersten Längsmittenachse des ersten Käfigteils angeordnet sind. Der zweite Käfigteil weist einen zweiten Lagerzapfen des Käfigs und einen mit der Innengewindeöffnung des ersten Käfigteils korrespondierenden zentralen Außengewindeabschnitt auf. Der zweite Lagerzapfen und der Außengewindeabschnitt sind entlang einer zweiten Längsmittenachse des zweiten Käfigteils angeordnet. Mittels eines Innengewindes der Innengewindeöffnung und eines Außengewindes des Außengewindeabschnitts ist eine Gewindeverbindung zwischen den Käfigteilen vermittelt oder vermittelbar. Liegt der Käfig in einem unmontierten Zustand vor, sind also die Käfigteile nicht miteinander verschraubt; die Gewindeverbindung zwischen den Käfigteilen ist mittels des Innengewindes der Innengewindeöffnung und des Außengewindes des Außengewindeabschnitts vermittelbar. Liegt der Käfig dahingegen in einem montierten Zustand vor - so auch beim Getriebe, das den Käfig bzw. die Käfigteile aufweist -, sind die Käfigteile miteinander verschraubt; die Gewindeverbindung zwischen den Käfigteilen ist mittels des Innengewindes der Innengewindeöffnung und des Außengewindes des Außengewindeabschnitts vermittelt. Beim montierten Käfig fallen die erste und die zweite Längsmittenachse zu einer gemeinsamen Längsmittenachse des Käfigs oder des Getriebes zusammen.
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Aufgrund des ersten Käfigteils und des zweiten Käfigteils ist der Käfig besonders einfach herstellbar. Zudem kann der zweite Käfigteil aufgrund der Gewindeverbindung bedarfsgerecht unterschiedlich weit in die Innengewindeöffnung, das heißt in den ersten Käfigteil eingeschraubt werden, was einen Ausgleich von axialen Herstellungstoleranzen der Käfigteile erlaubt. Die Gewindeverbindung kann zwei oder mehr Gewindegänge aufweisen. Ob die Gewindeverbindung als eine rechtssteigende oder als eine linkssteigende Gewindeverbindung ausgebildet wird, kann je nach designierter Einbaulage bzw. je nach designiertem Einsatzzweck des Getriebes entschieden werden. Insbesondere wird der Steigungssinn der Gewindeverbindung so gewählt, dass ein im bestimmungsgemäßen Betrieb des Getriebes zu erwartendes und auf den Käfig wirkendes Drehmoment und eine Losschraubdrehrichtung der Gewindeverbindung einander entgegengesetzt sind.
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Um eine zuverlässig drehfeste Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Käfigteil herzustellen, kann vorgesehen sein, dass bei oder nach dem Verschrauben der Käfigteile die Gewindeverbindung kraft-, form- und/oder stoffschlüssig gegen eine Relativdrehung gesichert wird. Beispielsweise wird ein Gewindeklebstoff zwischen dem Außen- und dem Innengewinde appliziert, sodass eine Gewindeklebeverbindung ein Verdrehen des ersten und des zweiten Käfigteils relativ zueinander verhindert. Alternativ oder zusätzlich werden die Innengewindeöffnung und der Außengewindeabschnitt nach Maßgabe einer Press- bzw. Übermaßpassung dimensioniert. Dann kann der erste Käfigteil für das Einschrauben des zweiten Käfigteils erwärmt werden, sodass der erste Käfigteil nach Herstellung der Gewindeverbindung auf den zweiten Käfigteil aufgeschrumpft ist, und/oder der zweite Käfigteil kann abgekühlt werden, sodass der zweite Käfigteil nach Herstellung der Gewindeverbindung in den ersten Käfigteil eingedehnt ist.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform des Käfigs weist der erste Käfigteil an der Innengewindeöffnung eine erste Lagersitzschulter auf, wobei der zweite Käfigteil einen inneren Lagersitz für ein inneres Wälzkörperlager einer Lageranordnung zum Lagern des Käfigs umfasst. Zudem umfasst der zweite Käfigteil einen äußeren Lagersitz für ein äußeres Wälzkörperlager der Lageranordnung und eine zweite Lagersitzschulter, die sich an einen der Lagersitze axial anschließt. Für den montierten Käfig, also wenn die Käfigteile bestimmungsgemäß miteinander verschraubt sind, sieht eine mögliche Weiterbildung vor, dass die erste Lagersitzschulter und die zweite Lagersitzschulter über lediglich den inneren Lagersitz axial voneinander beabstandet sind. Für das Getriebe oder für den montierten Käfig gilt in diesem Fall, dass die erste und die zweite Lagersitzschulter über genau einen Lagerinnenring eines inneren Wälzkörperlagers axial voneinander beabstandet sind. Dabei liegen die Lagersitzschultern jeweils direkt am entsprechenden Lagerinnenring an. Alternativ hierzu sind die erste Lagersitzschulter und die zweite Lagersitzschulter über beide Lagersitze axial voneinander beabstandet. Für das Getriebe gilt dann, dass die erste und die zweite Lagersitzschulter über die axial nebeneinander und einander direkt berührenden Lagerinnenringe des inneren und des äußeren Wälzkörperlagers axial voneinander beabstandet sind. Die erste Lagersitzschulter berührt direkt den Lagerinnenring des inneren Wälzkörperlagers, und die zweite Lagersitzschulter berührt direkt den Lagerinnenring des äußeren Wälzkörperlagers. Es kann wenigstens ein Wälzkörperlager der Lageranordnung bei einem Herstellen des Getriebes bzw. Montieren des Käfigs mit dem zweiten Käfigteil zu einer Baugruppe vormontiert werden, bevor die Käfigteile miteinander verschraubt werden. Insbesondere ein Aufpressen des Wälzkörperlagers auf den zweiten Käfigteil bzw. auf dessen ersten oder zweiten Lagersitz ist mit besonders wenig Aufwand verbunden, da hierzu nicht der gesamte Käfig, sondern nur der zweite Käfigteil in ein Aufpresswerkzeug eingespannt werden muss.
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Von besonderem Vorteil ist es, dass unter dem Einschrauben des Außengewindeabschnitts des zweiten Käfigteils in die Innengewindeöffnung des ersten Käfigteils direkt eine Vorspannung auf das/die zwischen den Lagersitzschultern angeordnete/angeordneten Wälzkörperlager aufgebracht werden kann. Das bedeutet, dass insbesondere auf ein separates Sicherungselement, wie eine in einer Nut sitzende Sicherungsscheibe, eine Tellerfeder etc., verzichtet wird. Unter dem Montieren des Käfigs - das heißt unter dem Einschrauben des zweiten Käfigteils in den ersten Käfigteil - wird/werden der entsprechende Lagerinnenring bzw. die entsprechenden Lagerinnenringe zwischen der ersten und der zweiten Lagersitzschulter axial eingespannt. Hierdurch ergibt sich zum einen eine in vorteilhafter Weise besonders einfache und teilearme Struktur des Getriebes und zum anderen kann die axiale Vorspannung durch entsprechend weites Einschrauben des zweiten Käfigteils in den ersten Käfigteil besonders genau justiert werden. Die Lagersitze des zweiten Käfigteils können einen gleichen Außendurchmesser oder unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen.
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Einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Käfigs zufolge weist der erste Käfigteil eine um die erste Längsmittenachse rotationssymmetrische Zentrierelementaufnahme auf. Der zweite Käfigteil weist dabei ein mit der Zentrierelementaufnahme geometrisch korrespondierendes und um die zweite Längsmittenachse rotationssymmetrisches Zentrierelement auf, das gemäß einer möglichen Weiterbildung zwischen dem Außengewinde und dem inneren Lagersitz angeordnet ist. Wenn die Gewindeverbindung zwischen den Käfigteilen hergestellt ist, berühren eine Innenumfangsfläche der Zentrierelementaufnahme und eine Außenumfangsfläche des Zentrierelements einander flächig direkt. Die rotationssymmetrische Zentrierelementaufnahme bzw. das rotationssymmetrische Zentrierelement kann kegelstumpfförmig oder gemäß einem geraden Kreiszylinder ausgebildet sein. Das Zentrierelement greift beim Einschrauben des zweiten Käfigteils in die Zentrierelementaufnahme ein, wodurch die Käfigteile, also deren Längsmitten- bzw. Rotationsachsen, in Bezug zur Längsmittenachse des Käfigs aneinander ausgerichtet werden. So erfolgt das Verschrauben der Käfigteile besonders effizient, da die Gewinde vorteilhafterweise gerade ineinander eingreifen. Ein Verkanten der Gewinde und ein daraus folgendes Beschädigen des Innen- und/oder des Außengewindes unterbleiben somit. Zudem sind die Rotationsachsen der beiden Käfigteile zueinander ausgerichtet, was einen besonders geräuscharmen Betrieb des Getriebes unterstützt.
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Um ein Einschrauben des Außengewindeabschnitts in die Innengewindeöffnung besonders einfach zu gestalten, weist der zweite Käfigteil eine gezielt ausgebildete Werkzeugangriffsstruktur zum drehfesten Ansetzen eines Schraubwerkzeugs auf. Die Werkzeugangriffsstruktur weist beispielsweise eine Außensechskantstruktur für einen korrespondierenden Maulschlüssel auf. Ferner sind andere und/oder zusätzliche Werkzeugangriffsstrukturen denkbar, etwa eine Außenvielzahnstruktur etc. Alternativ oder zusätzlich kann eine Außenumfangsfläche des zweiten Käfigteils - insbesondere abseits der Lagersitze - einen gezielt rau ausgebildeten Außenumfangsflächenabschnitt aufweisen, der als Angriffsstruktur für einen Band- bzw. Riemenschlüssel fungiert. Indem der Einsatz eines Schraubwerkzeugs zum Verschrauben der Käfigteile aufgrund der gezielt ausgebildeten Werkzeugangriffsstruktur ermöglicht ist, kann der zweite Käfigteil zum einen besonders fest und zum anderen besonders genau bis auf ein erwünschtes Drehmoment in den ersten Käfigteil eingeschraubt werden.
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Eine mögliche Weiterbildung des Käfigs sieht vor, dass sowohl der erste Käfigteil als auch der zweite Käfigteil unter Ausbleiben eines Urformgießens mittels eines spanenden Fertigungsverfahrens hergestellt sind. Das bedeutet, es ist weder der erste Käfigteil noch der zweite Käfigteil als ein Gussteil ausgebildet. Stattdessen sind sowohl der erste Käfigteil als auch der zweite Käfigteil zum Beispiel aus einem jeweiligen Vollmaterialrohling herausgearbeitet, ohne dass dieser dabei aufgeschmolzen wurde. Demnach handelt es sich bei dem ersten und bei dem zweiten Käfigteil um ein mittels spanender Fertigungsverfahren (Fräsen, Drehen etc.) hergestelltes Bauteil. Insbesondere ist vorgesehen, dass die beiden Käfigteile aus dem gleichen Material hergestellt sind, zum Beispiel beide aus Stahl. Hierdurch sind nicht nur die Käfigteile jeweils für sich betrachtet besonders stabil, sondern zudem sind das Außen- und das Innengewinde besonders stabil, wodurch die Gewindeverbindung zwischen den Käfigteilen besonders zuverlässig ist.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der erste Käfigteil und ein Käfigantriebsstirnrad stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Hierzu können der erste Käfigteil und das Käfigantriebsstirnrad zunächst separat voneinander hergestellt und dann stoffschlüssig miteinander verbunden worden sein; hierzu kommt insbesondere Schweißen in Frage. Ferner können der erste Käfigteil und das Käfigantriebsstirnrad einstückig miteinander ausgebildet sein, das heißt, sie sind aus einem einzigen, gemeinsamen Materialrohling herausgearbeitet, wodurch der erste Käfigteil und das Käfigantriebsstirnrad miteinander ein monolithisches Bauteil bilden. So sind der erste Käfigteil und das Käfigantriebsstirnrad besonders stabil miteinander verbunden, und dem Gedanken an einen Käfig bzw. an ein Getriebe, der/das besonders wenige Bauteile aufweist, ist in besonderem Maße Rechnung getragen. Gemäß einer Alternative hierzu können der erste Käfigteil und das Käfigantriebsstirnrad kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden sein.
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Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in
- 1 eine teilweise und geschnittene Ansicht eines Käfigs für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, wobei der Käfig aus zwei Käfigteilen zusammengesetzt ist, und
- 2 eine teilweise und geschnittene Ansicht des Käfigs in weiterer möglicher Ausgestaltung.
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Im Folgenden werden ein Käfig 1 für ein Getriebe, das Getriebe, das den Käfig 1 aufweist, und ein das Getriebe aufweisendes Kraftfahrzeug in gemeinsamer Beschreibung erläutert. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichem Bezugszeichen versehen. Getriebe und Kraftfahrzeug sind in den Figuren nicht dargestellt.
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1 zeigt eine teilweise und geschnittene Ansicht des Käfigs 1, der aus zwei Käfigteilen 2, 3 zusammengesetzt ist, die hier als erster Käfigteil 2 und als zweiter Käfigteil 3 bezeichnet sind. Vorliegend sind sowohl der erste Käfigteil 2 als auch der zweite Käfigteil 3 unter Ausbleiben eines Urformgießens mittels eines spanenden Fertigungsverfahrens hergestellt. Insofern ist weder der erste Käfigteil 2 noch der zweite Käfigteil 3 als ein Gussteil ausgebildet. Stattdessen sind die Käfigteile 2, 3 ausgehend von einem jeweiligen starren Vollmaterialrohling, etwa einem jeweiligen Stahlblock, aus diesem herausgearbeitet, ohne dass dieser dabei aufgeschmolzen wurde.
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In einer Getrieberadkammer 4 des Käfigs 1 ist bei dem Getriebe ein Getrieberadsatz (nicht dargestellt) gelagert. Vorliegend weist der Getrieberadsatz Kegelräder auf, da das Getriebe hier im Beispiel als ein Kegelraddifferenzial ausgeführt ist. Das Kraftfahrzeug weist das Getriebe zum Beispiel als Längs- oder als Querdifferenzial auf. In 1 und 2 ist des Weiteren dargestellt, dass der erste Käfigteil 2 und ein Käfigantriebsstirnrad 5 stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei in 1 gezeigt ist, dass der erste Käfigteil 2 und das Käfigantriebsstirnrad 5 einstückig miteinander ausgebildet sind. Dahingegen ist in 2 dargestellt, dass zwischen dem ersten Käfigteil 2 und dem Käfigantriebsstirnrad 5 eine Schweißung 6 ausgebildet sein kann.
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Der erste Käfigteil 2 weist einen ersten Lagerzapfen 7 und eine zentrale Innengewindeöffnung 8 auf. Zudem begrenzt der erste Käfigteil 2 hier im Beispiel die Getrieberadkammer 4 zumindest teilweise. Die Innengewindeöffnung 8 weist ein Innengewinde 9 auf. Der erste Lagerzapfen 7 und die zentrale Innengewindeöffnung 8 sind entlang einer ersten Längsmittenachse 10 des ersten Käfigteils 2 angeordnet. Der zweite Käfigteil 3 weist einen zweiten Lagerzapfen 11 und einen mit der Innengewindeöffnung 8 des ersten Käfigteils 2 korrespondierenden zentralen Außengewindeabschnitt 12 auf, der ein Außengewinde 13 umfasst. Der zweite Lagerzapfen 11 und der Außengewindeabschnitt 12 sind entlang einer zweiten Längsmittenachse 14 des zweiten Käfigteils 3 angeordnet. Wenn - wie in 1 und 2 dargestellt - die Käfigteile 2, 3 bestimmungsgemäß miteinander zum Käfig 1 montiert sind, ist mittels des Innengewindes 9 und des Außengewindes 13 eine Gewindeverbindung 15 zwischen den Käfigteilen 2, 3 vermittelt. Mit anderen Worten: der zweite Käfigteil 3 ist über seinen Außengewindeabschnitt 12 in die Innengewindeöffnung 8, also in den ersten Käfigteil 2, eingeschraubt. Hierbei fallen die Längsmittenachsen 10, 14 zu einer gemeinsamen Längsmittenachse 16 des Käfigs oder des Getriebes zusammen.
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Vorliegend ist anhand der Fig. zu erkennen, dass die Lagerzapfen 7, 11 jeweils als Hohlwellenzapfen ausgeführt sind. An einer jeweiligen Innenumfangsfläche der Hohlwellenzapfen bzw. der Lagerzapfen 7, 11 ist, jeweils schraubenförmig, eine Beölungsnut 17 ausgebildet. Diese fungiert im Betrieb des Getriebes als ein Ölzuführelement, mittels dessen Öl (bzw. allgemein ein Schmiermittel) in die Getrieberadkammer 4 gefördert wird. Zudem ist aus den Fig. zu entnehmen, dass der zweite Käfigteil 3 eine gezielt ausgebildete Werkzeugangriffsstruktur 18 - gemäß 1 zum Beispiel eine Außenzahnstruktur, insbesondere eine Außensechskant- oder Außenvielzahnstruktur - zum drehfesten Ansetzen eines Schraubwerkzeugs aufweist.
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Hier im Beispiel weist der erste Käfigteil 2 an der Innengewindeöffnung 8 eine erste Lagersitzschulter 19 auf, wobei der zweite Käfigteil 3 einen inneren Lagersitz 20 für ein inneres Wälzkörperlager 21 einer Lageranordnung 22 zum Lagern des Käfigs 1 umfasst. Zudem umfasst der zweite Käfigteil 3 einen äußeren Lagersitz 23 für ein äußeres Wälzkörperlager 24 der Lageranordnung 22 und eine zweite Lagersitzschulter 25, die sich an einen der Lagersitze 20, 23 axial anschließt. Die Lagersitze 20, 23 können einen gleichen Außendurchmesser aufweisen. Vorliegend ist vorgesehen, dass die Lagersitze 20, 23 unterschiedliche Außendurchmesser für jeweils zugehörige Innendurchmesser von unterschiedlich großen Lagerinnenringen aufweisen. Die in den Fig. gezeigten Wälzkörperlager sind zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit und strichliert und transparent dargestellt. In einer möglichen Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, sind die erste Lagersitzschulter 19 und die zweite Lagersitzschulter 25 über beide Lagersitze 20, 23 axial voneinander beabstandet. Anders ausgedrückt sind die Lagersitze 20, 23 zwischen den Lagersitzschultern 19, 25 angeordnet. Es ist zu erkennen, dass die Lagersitzschultern 19, 25 über axial nebeneinander und einander direkt berührenden Lagerinnenringe 26, 27 der Wälzkörperlager 21, 24 axial voneinander beabstandet sind. Die erste Lagersitzschulter 19 berührt direkt den Lagerinnenring 26 des inneren Wälzkörperlagers 21, wobei die zweite Lagersitzschulter 25 direkt den Lagerinnenring 27 des äußeren Wälzkörperlagers 24 berührt. Bei einem Herstellen des Käfigs 1 bzw. des Getriebes, also unter dem Einschrauben des Außengewindeabschnitts 12 des zweiten Käfigteils 3 in die Innengewindeöffnung 8 des ersten Käfigteils 2, werden die Lagerinnenringe 26, 27 zwischen den Lagersitzschultern 19, 25 axial eingespannt, wodurch direkt auf die zwischen den Lagersitzschultern 19, 25 angeordneten Wälzkörperlager 21, 24 eine Vorspannung aufgebracht wird. Das bedeutet, auf ein separates Sicherungselement, wie eine in einer Nut sitzende Sicherungsscheibe, eine Tellerfeder etc., wird vorliegend verzichtet. Die Wälzkörperlager 21, 24 der Lageranordnung 22 werden zum Montieren des Käfigs 1 mit dem zweiten Käfigteil 2 zu einer Baugruppe vormontiert, bevor die Käfigteile 2, 3 miteinander verschraubt werden.
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In 2 ist dargestellt, dass in einer alternativen Ausgestaltung die Lagersitzschultern 19, 25 über lediglich den inneren Lagersitz 20 voneinander beabstandet sind. So sind die Lagersitzschultern 19, 25 über den Lagerinnenring 26 des inneren Wälzkörperlagers 21 axial voneinander beabstandet. Dabei liegen die Lagersitzschultern 19, 25 jeweils direkt am Lagerinnenring 26 an. Unter dem Einschrauben des Außengewindeabschnitts 12 des zweiten Käfigteils 3 in die Innengewindeöffnung 8 des ersten Käfigteils 2, wird nur der Lagerinnenring 26 zwischen den Lagersitzschultern 19, 25 axial eingespannt, wodurch direkt auf das innere Wälzkörperlager 21 eine Vorspannung aufgebracht wird. Das innere Wälzkörperlager 21 der Lageranordnung 22 wird zum Montieren des Käfigs 1 mit dem zweiten Käfigteil 2 zu einer Baugruppe vormontiert, bevor die Käfigteile 2, 3 miteinander verschraubt werden; das äußere Wälzkörperlager 24 kann vor oder nach dem Verschrauben der Käfigteile 2, 3 in den äußeren Lagersitz 23 montiert werden.
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Der erste Käfigteil 2 weist gemäß dem vorliegend beschriebenen Beispiel eine um die erste Längsmittenachse 10 rotationssymmetrische Zentrierelementaufnahme 28 auf. Der zweite Käfigteil 3 weist ein mit der Zentrierelementaufnahme 28 geometrisch korrespondierendes und um die zweite Längsmittenachse 14 rotationssymmetrisches Zentrierelement 29 auf, das vorliegend zwischen dem Außengewinde 13 und dem inneren Lagersitz 20 angeordnet ist. Bei hergestellter Gewindeverbindung 15 zwischen den Käfigteilen 2, 3 berühren eine Innenumfangsfläche der Zentrierelementaufnahme 28 und eine Außenumfangsfläche des Zentrierelements 29 einander flächig direkt. Die Zentrierelementaufnahme 28 bzw. das Zentrierelement 29 kann kegelstumpfförmig oder - wie in 1 und 2 dargestellt - gemäß einem geraden Kreiszylinder ausgebildet sein. Das Zentrierelement 29 greift beim Einschrauben des zweiten Käfigteils 3 in die Zentrierelementaufnahme 28 ein, wodurch die Käfigteile 2, 3 in Bezug zur Längsmittenachse 16 des Käfigs 1 aneinander ausgerichtet werden.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, den Käfig 1 zweiteilig auszubilden, wodurch letztendlich die Lagerzapfen 7, 11 separat voneinander hergestellt sind. Beide Lagerzapfen 7, 11 bzw. beide Käfigteile 2, 3 können aus einem gängigen Wellenwerkstoff hergestellt werden (wie bereits erwähnt: zum Beispiel aus Stahl), der signifikant bessere mechanische Eigenschaften hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit aufweist als ein Gusseisenwerkstoff. Der zweite Lagerzapfen 11 umfasst die Lagersitze 20, 23 für die Wälzkörperlager 21, 24, das Zentrierelement 29 zur Eigenzentrierung im zweiten Käfigteil 3 bzw. in der Innengewindeöffnung 8, Wellenabsätze bzw. -schultern, von denen eine die zweite Lagersitzschulter 25 bildet, das Außengewinde 13, die Werkzeugangriffsstruktur 18 für ein Schraubwerkzeugs und die Beölungsnuten 17 einer Abtriebswellenschnittstelle. Eines oder beide der Wälzkörperlager 21, 24 können je nach konzeptioneller Ausführung des Käfigs 1 auf den noch nicht verschraubten zweiten Lagerzapfen 11 aufgepresst werden. Ein solcher Zusammenbau, der den zweiten Lagerzapfen 11 und die auf diesem sitzenden Wälzkörperlagern 21, 24 aufweist, kann in den zweiten Käfigteil 3 eingeschraubt werden. Durch das Einschrauben des zweiten Lagerzapfens 11 kann eine Vorspannkraft auf den Lagerinnenring bzw. die Lagerinnenringe des/der Wälzkörperlagers/Wälzkörperlager 21, 24 aufgebracht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Käfig
- 2
- erster Käfigteil
- 3
- zweiter Käfigteil
- 4
- Getrieberadkammer
- 5
- Käfigantriebsstirnrad
- 6
- Schweißung
- 7
- erster Lagerzapfen
- 8
- Innengewindeöffnung
- 9
- Innengewinde
- 10
- erste Längsmittenachse
- 11
- zweiter Lagerzapfen
- 12
- Außengewindeabschnitt
- 13
- Außengewinde
- 14
- zweite Längsmittenachse
- 15
- Gewindeverbindung
- 16
- Längsmittenachse des Käfigs
- 17
- Beölungsnut
- 18
- Werkzeugangriffsstruktur
- 19
- erste Lagersitzschulter
- 20
- innerer Lagersitz
- 21
- inneres Wälzkörperlager
- 22
- Lageranordnung
- 23
- äußerer Lagersitz
- 24
- äußeres Wälzkörperlager
- 25
- zweite Lagersitzschulter
- 26
- Lagerinnenring
- 27
- Lagerinnenring
- 28
- Zentrierelementaufnahme
- 29
- Zentrierelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 625 749 A [0003]
- DE 10 2004 036 333 A1 [0003]
- DE 20 2013 008 953 U1 [0003]