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WO2011018320A2 - Lageranordnung für ein kraftfahrzeuggetriebe, mit verbesserter schmiermittelversorgung - Google Patents

Lageranordnung für ein kraftfahrzeuggetriebe, mit verbesserter schmiermittelversorgung Download PDF

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WO2011018320A2
WO2011018320A2 PCT/EP2010/060653 EP2010060653W WO2011018320A2 WO 2011018320 A2 WO2011018320 A2 WO 2011018320A2 EP 2010060653 W EP2010060653 W EP 2010060653W WO 2011018320 A2 WO2011018320 A2 WO 2011018320A2
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WO
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inner ring
shaft
recesses
bearing arrangement
rolling elements
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Mathias Cuijpers
Meike Rohrbeck
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ZF Friedrichshafen AG
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    • F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
    • F16C2361/61—Toothed gear systems, e.g. support of pinion shafts

Definitions

  • the invention relates to a bearing assembly for a motor vehicle transmission, with an inner ring which is mounted on a shaft, in particular a gear shaft, and on an outer diameter several rolling elements leads that allow a relative rotation between the inner ring and an outer member, in particular a loose wheel, wherein the inner ring and the shaft each have recesses for lubricant supply.
  • bearing arrangements are often used by means of the rolling elements of the respective storage targeted lubricant can be supplied.
  • bearings are designed in some applications such that adjacent parts can be supplied via the lubricant of the rolling elements of the bearing assembly with.
  • a bearing assembly which has an inner ring which is mounted on a shaft.
  • This inner ring carries on its outer diameter a plurality of rolling elements, which allow a relative rotation between an outer element in the form of an outer ring and the inner ring, and thus also the shaft.
  • a supply of the rolling elements with lubricant is achieved in this case from the outside over the axial edge regions of the inner ring and the outer member.
  • both the inner ring and the shaft each have recesses.
  • this recess is in the form of a radial bore, which is placed centrally in the axial direction and can be supplied via which lubricant of the rolling elements of a groove in the shaft. Over this groove, the lubricant then passes in the further course to the respective shaft component.
  • the bearing arrangement of the prior art has the disadvantage that a supply of lubricant to the adjacent component takes place via the centrally placed radial bore. The lubricant must therefore first reach the center of the bearing and is exposed to high displacement losses by the rolling elements, which increases the friction losses of the bearing assembly.
  • a lubricant supply of the rolling elements from the outside axially in certain applications, for example in the field of synchronizations of motor vehicle transmissions, due to the prevailing Baumraum conditions usually difficult.
  • This bearing arrangement should in this case be suitable in particular for use in the area of synchronization components of a motor vehicle transmission.
  • the invention includes the technical teaching that the recesses on the inner ring in the form of, at axial ends of the inner ring pronounced and extending in the radial direction recesses, which are distributed over the circumference of the inner ring and via which lubricant from the recesses of the shaft to the rolling elements and adjacent components can be fed.
  • recesses in this case recesses are meant at the axial ends of the inner ring, which are composed in cross section of one or more contours with curved and / or straight segments.
  • the recesses in cross section each have a curved course.
  • the shaft has on an outer diameter and in the region of the axial ends of the inner ring in each case via a circumferential groove, in which open respectively associated recesses of the shaft.
  • Achieve lubricant, even a small number of recesses in the shaft can provide multiple indentations in the inner ring.
  • the recesses are present on the shaft in the form of radially extending bores, which are each arranged in the region of the axial ends of the inner ring and with an axial bore in the middle of the shaft in communication. This allows a very compact supply of lubricant to the inner ring can be achieved.
  • the inner ring is made together with the indentations as a forging.
  • this makes it possible to manufacture the inner ring at low cost.
  • the rolling elements are arranged in two rows. As a result, the load capacity of the storage can be significantly increased.
  • the neighboring components are synchronizing rings of a synchronization.
  • the inventive design of the bearing assembly reliable cooling and lubrication of the synchronizer rings and thus a sufficient lifetime of the synchronization can be ensured.
  • Fig. 1 is a sectional view of the bearing assembly according to the invention.
  • FIG. 2 shows a perspective individual view of a shaft of the bearing arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows a perspective individual view of an inner ring
  • Fig. 4 is a perspective view of the assembly of the bearing assembly according to the invention.
  • Fig. 1 is a sectional view of the bearing assembly according to the invention can be seen.
  • This has an inner ring 1, which is mounted on a shaft 2, in this case a gear shaft, rotationally fixed and on an outer diameter several rolling elements 3 leads.
  • the rolling elements 3 are arranged in two rows, and guided in a common cage 4 and allow a relative rotation between the inner ring 1 and a loose wheel 5, which is arranged coaxially to the shaft 2.
  • a - here only partially shown - Synchronization 6 is provided, upon actuation in the art known manner a positive coupling of the idler gear 5 can be achieved with the shaft 2.
  • the shaft 2 has an axial bore 7, from which a plurality of radially extending bores 8 branch off.
  • the holes 8 are each arranged in the region of the axial ends of the inner ring 1 and open in the region of the outer diameter of the shaft 2 in each case in circumferential grooves 9A and 9B, the course of which is apparent in particular from the perspective view of the shaft 2 in Fig. 2.
  • the subsidized in this area lubricant can then pass from the grooves 9A and 9B on the recesses 10 on the inner ring 1 on the one hand between the cage 4 and the respective rolling elements 3 and on the other also the adjacent synchronization 6 are supplied. Due to the large cross sections of the holes 8, as well as due to the design of the grooves 9A and 9B and the recesses 10, this can be done with a small Flow resistance and off-center of the inner ring 1 happen so that low friction losses occur in the bearing assembly, but at the same time sufficient lubricant supply to the rolling elements 3 and the synchronization 6 is ensured.
  • the recesses 10 are distributed at the axial ends of the inner ring 1 and equidistantly over the circumference. Furthermore, from this, the curved course of the recesses 10 can be seen, whereby on the one hand a large flow area is created, but at the same time a sufficient contact surface of the inner ring 1 remains on the shaft 2, so that too high surface pressures can be prevented in this area.
  • FIG. 4 shows the assembly of the bearing assembly according to the invention, in which case both the idler gear 5 and the synchronization 6 is not shown.
  • each hole 8 is positioned centrally to a recess 10 on the inner ring 1, so that an optimal flow of lubricant to the rolling elements 3 is made possible.
  • the lubricant must travel only a very short distance from the bore 8 to the rolling elements 3.
  • the lubricant can reach this area via the grooves 9A and 9B, so that no alignment of the inner ring 1 with the shaft 2 during assembly is necessary.
  • the bearing arrangement By means of the bearing arrangement according to the invention, it is thus possible to ensure a sufficient supply of lubricant and cooling of the area of the rolling bodies 3 as well as components of the synchronization 6 and at the same time cause low friction losses during storage. Since this can be done without additional space requirements, the bearing assembly is particularly for applications in the field of motor vehicle zeugsetriebes, such as a manual or dual-clutch transmission, but also in planetary stages of an automatic transmission, suitable.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Innenring (1), welcher auf einer Welle (2), insbesondere einer Getriebewelle, aufgesetzt ist und auf einem Außendurchmesser mehrere Wälzkörper (3) führt, die eine Relativrotation zwischen dem Innenring (1) und einem äußeren Element, insbesondere einem Losrad (5), zulassen, wobei der Innenring (1) und die Welle (2) jeweils über Ausnehmungen zur Schmiermittelversorgung verfügen, wobei ferner die Ausnehmungen am Innenring (1) in Form von, an axialen Enden des Innenrings (1) ausgeprägten und sich in radialer Richtung erstreckenden Einformungen (10) vorliegen, die über den Umfang des Innenrings (1) verteilt sind und über welche Schmiermittel aus den Ausnehmungen der Welle (2) den Wälzkörpern (3) und benachbarten Komponenten zuführbar ist.

Description

Laqeranordnunq für ein Kraftfahrzeuqqetriebe, mit verbesserter
Schmiermittelversorqunq
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Innenring, welcher auf einer Welle, insbesondere einer Getriebewelle, aufgesetzt ist und auf einem Außendurchmesser mehrere Wälzkörper führt, die eine Relativrotation zwischen dem Innenring und einem äußeren Element, insbesondere einem Losrad, zulassen, wobei der Innenring und die Welle jeweils über Ausnehmungen zur Schmiermittelversorgung verfügen.
Bei Lageranordnungen kommen häufig Systeme zum Einsatz, mittels der den Wälzkörpern der jeweiligen Lagerung gezielt Schmiermittel zugeführt werden kann. Des Weiteren sind Lagerungen bei manchen Anwendungen derart gestaltet, dass auch benachbart liegende Teile über das Schmiermittel der Wälzkörper der Lageranordnung mit versorgt werden können.
Aus der DE 10 2005 001 839 A1 ist eine Lageranordnung bekannt, die über einen Innenring verfügt, welcher auf einer Welle aufgesetzt ist. Dieser Innenring führt auf seinem Außendurchmesser mehrere Wälzkörper, die eine Relativrotation zwischen einem äußeren Element in Form eines Außenrings und dem Innenring, und damit auch der Welle ermöglichen. Eine Versorgung der Wälzkörper mit Schmiermittel wird in diesem Fall von außen über die axialen Randbereiche des Innenrings und des äußeren Elements erreicht. Um allerdings zusätzlich eine benachbarte Wellenkomponente mit Schmiermittel zu versorgen, verfügen sowohl der Innenring als auch die Welle jeweils über Ausnehmungen. Im Falle des Innenrings liegt diese Ausnehmung in Form einer Radialbohrung vor, welche in axialer Richtung mittig platziert ist und über welche Schmiermittel der Wälzkörper einer Nut in der Welle zugeführt werden kann. Über diese Nut gelangt das Schmiermittel im weiteren Verlauf dann zu der jeweiligen Wellenkomponente. Die Lageranordnung des Standes der Technik weist jedoch den Nachteil auf, dass eine Schmiermittelversorgung der benachbarten Komponente über die mittig platzierte Radialbohrung erfolgt. Das Schmiermittel muss also zunächst zur Mitte der Lagerung gelangen und wird hierbei hohen Verdrängungsverlusten durch die Wälzkörper ausgesetzt, was die Reibungsverluste der Lageranordnung erhöht. Zudem ist eine Schmiermittelversorgung der Wälzkörper von axial außen bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise im Bereich von Synchronisationen von Kraftfahrzeuggetrieben, aufgrund der vorherrschenden Baumraumbedingungen zumeist schwierig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lageranordnung zur Verfügung zu stellen, bei welcher eine Schmiermittelversorgung der Wälzkörper, sowie benachbarter Komponenten sichergestellt ist, gleichzeitig aber Reibungsverluste der Lagerung möglichst gering ausfallen. Diese Lageranordnung sollte hierbei insbesondere für die Anwendung im Bereich von Synchronisationskomponenten eines Kraftfahrzeuggetriebes geeignet sein.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass die Ausnehmungen am Innenring in Form von, an axialen Enden des Innenrings ausgeprägten und sich in radialer Richtung erstreckenden Einformungen vorliegen, die über den Umfang des Innenrings verteilt sind und über welche Schmiermittel aus den Ausnehmungen der Welle den Wälzkörpern und benachbarten Komponenten zuführbar ist.
Dadurch, dass die Einformungen, über welche das Schmiermittel zu den Wälzkörpern und den benachbarten Komponenten der Lagerung gelangen kann, an axialen Enden des Innenrings ausgeprägt sind, muss das Schmiermittel nicht zunächst durch den Bereich der Wälzkörper hindurchgeführt werden. Dementsprechend können die Verdrängungsverluste innerhalb der Lagerung deutlich vermindert werden. Dabei kann gleichzeitig eine ausreichend große Auflagefläche an axialen Enden des Innenrings garantiert und somit zu hohe Flächenpressungen in diesem Bereich verhindert werden.
Mit dem Begriff „Einformungen" sind hierbei Ausnehmungen an den axialen Enden des Innenrings gemeint, welche sich im Querschnitt aus einer oder mehreren Konturen mit gebogenen und/oder geraden Segmenten zusammensetzen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Einformungen im Querschnitt jeweils einen gewölbten Verlauf auf. Mittels einer derartigen Ausgestaltung der Einformungen des Innenrings kann der Strömungswiderstand in diesem Bereich und damit auch die Schmiermittelversorgung der Wälzkörper und der benachbarten Komponenten deutlich verbessert werden.
In Weiterbildung der Erfindung verfügt die Welle auf einem Außendurchmesser und im Bereich der axialen Enden des Innenrings jeweils über eine umlaufende Nut, in welche jeweils zugeordnete Ausnehmungen der Welle einmünden. Dies hat den Vorteil, dass das Schmiermittel somit zunächst über die Ausnehmungen der Welle in die jeweilige Nut und von da aus über die Einformungen zu den Wälzkörpern und dem benachbarten Komponenten gelangen kann. Hierdurch lässt sich eine gleichmäßigere Verteilung des
Schmiermittels erreichen, wobei schon eine kleine Anzahl an Ausnehmungen in der Welle mehrere Einformungen im Innenring versorgen kann.
Es ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, dass die Ausnehmungen an der Welle in Form von radial verlaufenden Bohrungen vorliegen, die jeweils im Bereich der axialen Enden des Innenrings angeordnet sind und mit einer axialen Bohrung in der Mitte der Welle in Verbindung stehen. Hierüber kann eine sehr kompakte Zuführung von Schmiermittel zu dem Innenring erreicht werden.
Entsprechend einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Innenring mitsamt den Einformungen als Schmiedeteil gefertigt. Vorteilhafterweise kann hierdurch eine Herstellung des Innenrings mit niedrigem Aufwand bewerkstelligt werden.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Wälzkörper zweireihig angeordnet. Dadurch kann die Belastbarkeit der Lagerung deutlich gesteigert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die benachbarten Komponenten Synchronringe einer Synchronisation. Vorteilhafterweise kann dabei durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Lageranordnung eine zuverlässige Kühlung und Schmierung der Synchronringe erreicht und damit eine ausreichende Lebensdauer der Synchronisation gewährleistet werden.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Lageranordnung;
Fig. 2 eine perspektivische Einzelansicht einer Welle der erfindungsgemäßen Lageranordnung; Fig. 3 eine perspektivische Einzelansicht eines Innenrings; und
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Zusammenbaus der erfindungsgemäßen Lageranordnung.
In Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Lageranordnung zu sehen. Diese verfügt über einen Innenring 1 , welcher auf einer Welle 2, in diesem Fall einer Getriebewelle, verdrehfest aufgesetzt ist und auf einem Außendurchmesser mehrere Wälzkörper 3 führt. Die Wälzkörper 3 sind dabei zweireihig angeordnet, sowie in einem gemeinsamen Käfig 4 geführt und ermöglichen eine Relativrotation zwischen dem Innenring 1 und einem Losrad 5, das koaxial zur Welle 2 angeordnet ist. In axialer Richtung benachbart zu Losrad 5 ist zudem eine - hier nur teilweise dargestellte - Synchronisation 6 vorgesehen, bei deren Betätigung auf dem Fachmann bekannte Art und Weise eine formschlüssige Koppelung des Losrades 5 mit der Welle 2 erreicht werden kann.
Um nun eine ausreichende Schmiermittelversorgung sowohl der Wälzkörper 3 als auch der benachbarten Komponenten der Synchronisation 6, insbesondere der Synchronringe, sicherzustellen, verfügt die Welle 2 über eine Axialbohrung 7, von welcher mehrere radial verlaufende Bohrungen 8 abzweigen. Die Bohrungen 8 sind dabei jeweils im Bereich der axialen Enden des Innenrings 1 angeordnet und münden im Bereich des Außendurchmessers der Welle 2 jeweils in umlaufende Nuten 9A und 9B ein, deren Verlauf insbesondere aus der perspektivischen Ansicht der Welle 2 in Fig. 2 hervorgeht. Das in diesen Bereich geförderte Schmiermittel kann dann im weiteren Verlauf aus den Nuten 9A und 9B über Einformungen 10 am Innenring 1 zum Einen zwischen den Käfig 4 und den jeweiligen Wälzkörper 3 gelangen und zum Anderen auch der benachbarten Synchronisation 6 zugeführt werden. Durch die großen Querschnitte der Bohrungen 8, sowie aufgrund der Gestaltung der Nuten 9A und 9B und der Einformungen 10 kann dies mit einem geringen Strömungswiderstand und außermittig des Innenrings 1 passieren, so dass niedrige Reibungsverluste im Bereich der Lageranordnung auftreten, gleichzeitig aber eine ausreichende Schmiermittelversorgung der Wälzkörper 3 und der Synchronisation 6 sichergestellt ist.
Aus der perspektivischen Ansicht des Innenrings 1 in Fig. 3 geht ferner hervor, dass die Einformungen 10 an den axialen Enden des Innenrings 1 und äquidistant über dessen Umfang verteilt sind. Des Weiteren ist hieraus der gewölbte Verlauf der Einformungen 10 ersichtlich, wodurch zum Einen eine große Durchflussfläche geschaffen wird, dabei gleichzeitig aber auch eine ausreichende Auflagefläche des Innenrings 1 auf der Welle 2 verbleibt, so dass zu hohe Flächenpressungen in diesem Bereich verhindert werden können.
Schließlich geht aus Fig. 4 der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Lageranordnung hervor, wobei in diesem Fall sowohl das Losrad 5 als auch die Synchronisation 6 nicht mit dargestellt ist. Wie hieraus insbesondere zu erkennen ist, ist jede Bohrung 8 mittig zu einer Einformung 10 am Innenring 1 positioniert, so dass ein optimales Strömen von Schmiermittel zu den Wälzkörpern 3 ermöglicht wird. Zudem muss das Schmiermittel hierbei nur einen äußerst kurzen Weg von der Bohrung 8 zu den Wälzkörpern 3 zurücklegen. Allerdings kann das Schmiermittel auch bei einer außermittigen Anordnung der Bohrungen 8 über die Nuten 9A und 9B in diesen Bereich gelangen, so dass keine Ausrichtung des Innenrings 1 zur Welle 2 bei der Montage notwendig ist.
Mittels der erfindungsgemäßen Lageranordnung ist es somit möglich, eine ausreichende Schmiermittelversorgung und Kühlung des Bereichs der Wälzkörper 3 sowie Komponenten der Synchronisation 6 sicherzustellen und hierbei gleichzeitig niedrige Reibungsverluste in der Lagerung hervorzurufen. Da dies ohne zusätzlichen Bauraumbedarf bewerkstelligt werden kann, ist die Lageranordnung insbesondere für Anwendungen im Bereich eines Kraftfahr- zeuggetriebes, wie beispielsweise eines Handschalt- oder Doppelkupplungsgetriebes, aber auch bei Planetenstufen eines Automatikgetriebes, geeignet.
Bezuqszeichen
Innenring
Welle
Wälzkörper
Käfig
Losrad
Synchronisation
Axial bohrung
Bohrungen
Nuten
Einformungen

Claims

Patentansprüche
1 . Lageranordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Innenring (1 ), weicher auf einer Welle (2), insbesondere einer Getriebewelle, aufgesetzt ist und auf einem Außendurchmesser mehrere Wälzkörper (3) führt, die eine Relativrotation zwischen dem Innenring (1 ) und einem äußeren Element, insbesondere einem Losrad (5), zulassen, wobei der Innenring (1 ) und die Welle (2) jeweils über Ausnehmungen zur Schmiermittelversorgung verfügen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen am Innenring (1 ) in Form von, an axialen Enden des Innenrings (1 ) ausgeprägten und sich in radialer Richtung erstreckenden Einformungen (10) vorliegen, die über den Umfang des Innenrings (1 ) verteilt sind und über welche Schmiermittel aus den Ausnehmungen der Welle (2) den Wälzkörpern (3) und benachbarten Komponenten zuführbar ist.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einformungen (10) im Querschnitt jeweils einen gewölbten Verlauf aufweisen.
3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) auf einem Außendurchmesser und im Bereich der axialen Enden des Innenrings (1 ) jeweils über eine umlaufende Nut (9A, 9B) verfügt, in welche jeweils zugeordnete Ausnehmungen der Welle (2) einmünden.
4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen an der Welle (2) in Form von radial verlaufenden Bohrungen (8) vorliegen, die jeweils im Bereich der axialen Enden des Innenrings (1 ) angeordnet sind und mit einer Axialbohrung (7) in der Mitte der Welle (2) in Verbindung stehen.
5. Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (1 ) mitsamt den Einformungen (10) als Schmiedeteil gefertigt ist.
6. Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (3) zweireihig angeordnet sind.
7. Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Komponenten Synchronringe einer Synchronisation (6) sind.
8. Kraftfahrzeuggetriebe, welches in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges platziert ist und bei welchem zumindest eine Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche Anwendung findet.
PCT/EP2010/060653 2009-08-10 2010-07-22 Lageranordnung für ein kraftfahrzeuggetriebe, mit verbesserter schmiermittelversorgung Ceased WO2011018320A2 (de)

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WO2011018320A2 true WO2011018320A2 (de) 2011-02-17
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PCT/EP2010/060653 Ceased WO2011018320A2 (de) 2009-08-10 2010-07-22 Lageranordnung für ein kraftfahrzeuggetriebe, mit verbesserter schmiermittelversorgung

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