DE4332032B4

DE4332032B4 - Druckmittelbeaufschlagbares Radiallager

Info

Publication number: DE4332032B4
Application number: DE4332032A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Dr. Giese
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1993-09-21
Filing date: 1993-09-21
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2013-09-22
Also published as: JPH07167136A; DE4332032A1; US5547060A

Abstract

Druckmittelbeaufschlagbares Radiallager in einem lastschaltbaren Getriebe, das zwischen zwei mit einer Differenzdrehzahl umlaufenden Getriebeelementen, vorzugsweise einer Welle (1) und einer diese konzentrisch umgebenden Hohlwelle (2) angeordnet ist, wobei mittels des das Radiallager durchströmenden hydraulischen Druckmittels eine Lamellenkupplung einrückbar ist und im Bereich des Radiallagers beidseitig des Druckmittelübertrittes Radialdichtringe (10, 11) zwischen den Getriebeelementen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Radiallager als ein Wälzlager ausgebildet ist, dessen Wälzkörper (7, 8) in einem Käfig (9) geführte Lagernadeln sind, wobei der Käfig (9) mit mehreren vorzugsweise gleichmäßig am Umfang verteilten radialen Durchbrüchen (20) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein druckmittelbeaufschlagbares Radiallager in einem lastschaltbaren Getriebe, das zwischen zwei mit einer Differenzdrehzahl umlaufenden Getriebeelementen, vorzugsweise einer Welle und einer diese konzentrisch umgebenden Hohlwelle angeordnet ist, wobei mittels des das Radiallager durchströmenden hydraulischen Druckmittels eine Lamellenkupplung einrückbar ist und im Bereich des Radiallagers beidseitig des Druckmittelübertrittes Radialdichtringe zwischen den Getriebeelementen vorgesehen sind.

Ein derartiges Radiallager ist in einem Prospekt der Zahnradfabrik Friedrichshafen AG dargestellt (F 43362/RT 3371–683). Das durch das Radiallager durchströmende Druckmittel beaufschlagt einen Ringkolben, der die abwechselnd innen- und außenverzahnten Lamellen zusammenpreßt und somit eine Kraftübertragung ermöglicht, d. h. die Kupplung ist eingerückt. Die Kupplung ist ausgerückt, wenn sich nach einer Druckentlastung des Kolbens der Reibschluß zwischen den Lamellen aufhebt. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß das Radiallager als Gleitlager ausgebildet ist und daher einen hohen Reibungsanteil aufweist.

In diesem Zusammenhang ist zwar aus der DE 35 33 783 A1 ein Radiallager bekannt, dessen Käfig mit radialen Durchbrüchen versehen ist. Diese Durchbrüche sind jedoch in erster Weise dazu da, ohne größere Demontage der gesamten Maschine die betreffenden Lager mit Hilfe von Messmittel zu kontrollieren. Erst in zweiter Linie wird bei diesem gattungsfremden Radiallager durch die Durchbrüche ein verbesserter Schmiermitteldurchfluß erreicht. Dies bedeutet, diese Vorveröffentlichung steht mit einem druckmittelbeaufschlagten Radiallager für ein lastschaltbares Getriebe in keinerlei Zusammenhang.

In der DE 2 314 464 A1 ist zwar ebenfalls ein Käfig beschrieben, der mit Durchbrüchen zwischen den Wälzkörpern versehen ist. Diese erstrecken sich jedoch in axialer Richtung und sorgen dafür, dass räumlich ungünstig liegende bzw. verdeckt liegende Teile mit Schmiermittel versorgt werden können. Auch diese Vorveröffentlichung steht daher mit einem druckmittelbeaufschlagten Radiallager für ein lastschaltbares Getriebe in keinerlei Zusammenhang.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein druckmittelbeaufschlagbares Radiallager für ein lastschaltbares Getriebe zu entwickeln, das einen geringen Reibungsanteil aufweist, wobei die Strömungsverluste innerhalb der Druckmittelzuleitung gering zu halten sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Radiallager als ein Wälzlager ausgebildet ist, dessen Wälzkörper in einem Käfig geführte Lagernadeln sind, wobei der Käfig mit mehreren, vorzugsweise gleichmäßig am Umfang verteilten radialen Durchbrüchen versehen ist.

Durch die Ausbildung des Radiallagers als Wälzlager wird gegenüber dem Gleitlager die Reibung entscheidend verringert und die durch den Käfig einzeln und exakt geführten Lagernadeln ermöglichen gleichzeitig eine Wälzlagerung mit hoher Tragfähigkeit und Steifigkeit bei geringstem radialen Bauraum.

Die gleichmäßig am Umfang verteilten radialen Durchbrüche des Käfigs haben die Aufgabe, den Volumenstrom des Druckmittels ungehindert durch das Radiallager strömen zu lassen, d. h. einen schnellen Druckaufbau bzw. einen schnellen Druckabbau zum Ein- bzw. Ausrücken der Kupplung zu ermöglichen. Fehlen diese Durchbrüche, muß sich das Druckmittel seinen Weg durch das Lager einerseits zwischen den Lagernadeln und den Taschen des Käfigs bzw. andererseits zwischen den Stirnseiten des Käfigs und den Radialdichtringen suchen, d. h. der Strömungswiderstand steigt. Dieser Druckverlust wirkt sich aber nachteilig auf die Schaltcharakteristik des Getriebes aus, da infolge eines verringerten Volumenstromes durch das Lager die nachgeschaltete Kupplung die Schaltvorgänge zeitlich verzögert ausführt, d. h. erst wenn der erforderliche Druck anliegt. Es treten daher ohne diese die Strömungsverluste reduzierende Maßnahme unerwünschte Schlupf zustände an der Kupplung auf.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nach Anspruch 2 und 3 sollen die Durchbrüche als zylindrische Bohrungen im Teilmaß der Nadeltaschen oder als Langlöcher ausgebildet sein. Derartige Formen der Durchbrüche lassen sich besonders einfach durch entsprechende Werkzeuge herstellen, sind aber für das Funktionieren der Erfindung nicht bedeutungsvoll. Jede andere Form der Durchbrüche ist denkbar, es muß nur auf den entsprechend großen Querschnitt zum Durchtritt des Druckmittels geachtet werden.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Radiallager, das mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist,
2 eine Draufsicht auf einen Käfig mit radialen Durchbrüchen,
3 eine Darstellung des Druckabfalles in Abhängigkeit von der Durchflußmenge des Druckmittels verschiedener Lagervarianten.
Das in 1 mit einem Druckmittel beaufschlagbare Lager kann beispielsweise in einem lastschaltbaren Getriebe für einen Personenkraftwagen angeordnet sein. Eine mit 1 bezeichnete Welle ist von einer nur andeutungsweise gezeichneten Hohlwelle 2 konzentrisch umgeben, die über eine Bohrung 19 mit einer nicht dargestellten Lamellenkupplung verbunden ist.
Zwischen der Welle 1 und der Hohlwelle 2, die mit unterschiedlichen Drehzahlen umlaufen, ist ein doppelreihiges Nadellager angeordnet, das einen Innenring 3 sowie einen Außenring 4 besitzt, die beide an ihren Außenseiten einander entgegengerichtete Borde 5 und 6 aufweisen. Die Wälzkörper 7 und 8 werden in einem Käfig 9 achsparallel geführt.
Das Doppelbord-Nadellager ist beidseitig des Druckmittelübertritts durch zwei Radialdichtringe 10 und 11 gegen den Umgebungsdruck abgedichtet. Die Radialdichtringe 10 und 11 sind in ihrer Ausdehnung so bemessen, daß sie mit ihrer äußeren Umfangsfläche an der Lauffläche des Außenringes 4 und mit ihren Stirnflächen an den Borden 5 festanliegen, während zwischen ihrer inneren Umfangsfläche und der Lauffläche des Innenrings 3 je ein Spalt 12 verbleibt. Der sich in diesem Spalt aufbauende Druck bewirkt ein Aufweiten der Radialdichtringe 10 und 11, so daß deren Dichtwirkung zusätzlich verstärkt wird.
Die Welle 1 ist von einer Stirnseite mit einer axialen Bohrung 13 versehen, in die eine radiale Bohrung 14 mündet. Die radiale Bohrung 14 endet in eine die gesamte Mantelfläche der Welle 1 umfassende Ringnut 15. Sowohl der Innenring 3 als auch der Außenring 4 weisen je eine Durchtrittsbohrung 16 und 17 auf, die mit der Nut 15 bzw. mit einer sich um die Hohlwelle 2 erstreckenden Nut 18 der Bohrung 19 übereinstimmen.
Das von einer nicht dargestellten Pumpe geförderte Druckmittel, das gleichzeitig Schmiermittel für das Lager ist, gelangt über die Bohrungen 13 und 14, die Nut 15 und die Bohrung 16 in den Innenraum des Lagers. Durch im Käfig 9 um dessen gesamten Umfang angeordnete radiale Durchbrüche 20 kann das Druckmittel ohne Widerstand, d. h. ohne Druckabfall über die Bohrungen 17 und 19, bzw. die Nut 18 den Lagerinnenraum verlassen, so daß der zum Schalten der Kupplung notwendige Öldruck vorhanden ist.
Der in 2 dargestellte Käfig 9 weist nicht näher bezeichnete, nebeneinander liegende Taschen auf, die mit Wälzkörpern 7 und 8 bestückt sind. An seiner linken Außenseite ist der Wälzlagerkäfig 9 mit radialen Durchbrüchen 20 versehen, die als kreisrunde Bohrungen bzw. als Langlöcher ausgebildet sind. Wie bereits erwähnt, sorgen diese radialen Durchbrüche 20 für einen ungehinderten Durchtritt des Druckmittels durch das Lager, so daß der für das Schalten der Kupplung notwendige Druck anliegt.
Die in 3 dargestellten Kurven zeigen den Druckverlust eines Druckmittels beim Durchtritt durch ein Lager in Abhängigkeit von der geförderten Durchflußmenge. Die Kurve I zeigt den Druckverlust eines Gleitlagers, die Kurve II den Druckverlust eines Nadellagers, dessen Käfig mit radialen Durchbrüchen versehen ist und die Kurve III den Druckverlust eines Nadellages, dessen Käfig keine Durchbrüche aufweist.
Es klar erkennbar, daß ein Gleitlager, dessen Gleitflächen aufgrund seiner Konstruktion allseitig von einem Ölfilm umgeben sind, den geringsten Druckverlust aufweist. Dieser Druckverlust liegt bei einer Durchflußmenge von 3 l/min bei etwa 0,6 bar. Ist das druckmittelbeaufschlagbare Radiallager erfindungsgemäß als Wälzlager ausgebildet, dessen Käfig mit radialen Durchbrüchen versehen ist, so ist der Druckverlust gegenüber einem Gleitlager nur geringfügig höher. Wie die Kurve III zeigt, kann der Druckverlust eines Wälzlagers, dessen Käfig keine Durchbrüche aufweist, etwa das dreifache von einem Gleitlager betragen.

1: Wille
2: Hohlwelle
3: Innenring
4: Außenring
5: Bord
6: Bord
7: Wälzkörper
8: Wälzkörper
9: Käfig
10: Radialdichtring
11: Radialdichtring
12: Spalt
13: Bohrung
14: Bohrung
15: Nut
16: Bohrung
17: Bohrung
18: Nut
19: Bohrung
20: Durchbruch
I: Gleitlager
II: Nadellager mit Durchbrüchen
: im Käfig
III: Nadellager ohne Durchbrüche
: im Käfig

Claims

Druckmittelbeaufschlagbares Radiallager in einem lastschaltbaren Getriebe, das zwischen zwei mit einer Differenzdrehzahl umlaufenden Getriebeelementen, vorzugsweise einer Welle (1) und einer diese konzentrisch umgebenden Hohlwelle (2) angeordnet ist, wobei mittels des das Radiallager durchströmenden hydraulischen Druckmittels eine Lamellenkupplung einrückbar ist und im Bereich des Radiallagers beidseitig des Druckmittelübertrittes Radialdichtringe (10, 11) zwischen den Getriebeelementen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Radiallager als ein Wälzlager ausgebildet ist, dessen Wälzkörper (7, 8) in einem Käfig (9) geführte Lagernadeln sind, wobei der Käfig (9) mit mehreren vorzugsweise gleichmäßig am Umfang verteilten radialen Durchbrüchen (20) versehen ist.
Druckmittelbeaufschlagbares Radiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (20) als zylindrische Bohrungen im Teilmaß der Nadeltaschen ausgebildet sind.
Druckmittelbeaufschlagbares Radiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (20) als Langlöcher ausgebildet sind.