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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Hauptwellen-Getriebemechanismus
für eine
Gangschaltung von Kraftfahrzeugen (Personenkraftfahrzeug, Lastkraftwagen,
Omnibus oder dgl.) sowie ein darin verwendetes Kegelrollenlager.
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Eine
Kraftfahrzeug-Gangschaltung hat beispielsweise die Aufgabe, das
Drehzahlverhältnis
zu ändern, um
den stark variierenden Fahrbedingungen zu entsprechend, wodurch
das Motordrehmoment geändert
wird, um ein ruhiges, angenehmes Fahren zu ermöglichen. Im allgemeinen muß die Gangschaltung
Anforderungen erfüllen
wie angemessenes Drehzahlverhältnis,
hinreichende Festigkeit, Dauerhaftigkeit, Zuverlässigkeit, hohen Wirkungsgrad
der Kraftübertragung,
Laufruhe sowie geringe Baugröße und geringes
Gewicht.
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Ein
Beispiel dieser Gangschaltung ist eine in 12 dargestellte
Gangschaltung des Synchrongetriebetyps. Bei dieser Gangschaltung
sind eine Hauptwelle 11 und eine Hilfswelle 12,
die zueinander parallel und im Abstand angeordnet sind, drehbar
in einem Getriebegehäuse
(nicht dargestellt) gelagert, wobei die Hauptwelle 11 betrieblich
mit einer Abtriebswelle (den Antriebsrädern zugeordnet), die Hilfswelle 12 betrieblich
mit einer Antriebswelle (dem Motor zugeordnet) verbunden ist.
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Die
Hilfswelle 12 ist integral mit einem Hilfswellenzahnrad 13 ausgeführt, während die
Hauptwelle 11 ein Hauptwellenzahnrad 16 aufweist
(das außerdem
als Lageraußenring
dient), das über
einen Lagerinnenring 14 und Nadelrollen 15 drehbar
auf dieser gelagert ist und ständig
mit dem Hilfswellenzahlrad 13 kämmt. Eine Seite des Hauptwellenzahnrads 16 ist
mit Keilverzahnung 17 und einem Konus 18 ausgeformt,
und eine Nabe 19 ist nahe an der Stirnfläche des
Konus 18 angeordnet und mit der Hauptwelle 11 integral
in Eingriff stehend verbunden. Zwischen der Nabe 19 und
dem Konus 18 ist ein Synchronisiermechanismus 20 angeordnet,
und der Außenumfang
der Nabe 19 ist mit einer Buchse 21 versehen,
die axial verschieblich über
ein Keilprofil mit dieser verbunden ist.
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In
dem in dieser Figur dargestellten Zustand dreht sich das Hauptwellenzahnrad 16 unter
dem Einfluß der
Rotation des Hilfswellenzahnrades 13 bezüglich der
Hauptwelle 11 leer. Wird andererseits die Buchse 21 aus
dem in der Figur dargestellten Zustand axial nach rechts verschoben,
kommt sie mit der Keilverzahnung 21 des Hauptwellenzahnrades 16 über den
Synchronisiermechanismus 20 in Eingriff, wodurch die Verbindung zwischen
dem Hauptwellenzahnrad 16 und der Hauptwelle 11 hergestellt
wird. Dadurch wird die Rotation der Hilfswelle 12 vom Hauptwellenzahnrad 16 in
einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis
verringert und auf die Hauptwelle 11 übertragen. Während dieser
Drehzahländerung
rotiert das Hauptwellenzahnrad 16 synchron mit der Hauptwelle 11 und
dem Lagerinnenring 14.
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Bei
dieser Verbindung veranlaßt
die synchrone Rotation des Hauptwellenzahnrades 16 und
des Lagerinnenrings 14 während der Drehzahländerung
die Nadelrollen 15, eine angehaltene Stellung auf den Laufbahnflächen der
beiden Elemente 14 und 16 einzunehmen. Andererseits
könnte
die wiederholte Einwirkung externer Schwingungen oder dgl. ein wiederholtes
geringfügiges
Rutschen zwischen den Nadelrollen 15 und den Laufbahnflächen verursachen,
so daß das
als Reibkorrosion oder ”Fressen” bezeichnete
Phänomen,
bei dem die Kontaktfläche
aufgrund des relativen wiederholten leichten Rutschens Verschleiß unterliegt,
ein Problem werden kann.
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Bei
einer Anordnung wird mit der Absicht, die Reibkorrosion zu verhindern,
der Parker-(Phosphatier)-Prozeß auf
die Laufbahnflächen
des Hauptwellenzahnrades 15 und des Lagerinnenrings 14 sowie
auf die Kontaktflächen
der Nadelrollen 15 angewendet, um den Verschleißwiderstand
zwischen den Nadelrollen 15 und den Laufbahnflächen zu
verringern. Aufgrund des Verschleißes der Beschichtungen nach
dem Parker-Prozeß kann jedoch
kein langfristiger die Reibkorrosion verhindernder Effekt erwartet
werden.
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Ich
habe bereits früher
als Mittel zur langfristigen Vermeidung von Reibkorrosion auf Laufbahnflächen des
Hauptwellenzahnrades und des Lagerinnenrings sowie der Abwälzkontaktfläche des
Wälzelements
eine Unwuchteinrichtung in Form einer unregelmäßigen Anordnung von Wälzelementen über den
Umfang, die Gewichtsunwucht in Umfangsrichtung eines die Wälzelemente
haltenden Käfigs
oder Gewichtsungleichheiten von Wälzelementen vorgeschlagen
JP 09292008 A .
Je nach der Stärke
der Rotationsänderung
(Drehzahländerung)
oder Schwingung könnte
es jedoch schwierig sein, eine zufriedenstellende die Reibkorrosion
verhindernde Wirkung zu erzielen.
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Aus
der
DE 197 08 293
A1 ist ein Fahrzeuggetriebe mit einem zweireihigen Kegelrollenlager
bekannt. Dieses Getriebe weist die bekannten Reibkorrosionseffekte
auf, die als ein Ziel der vorliegenden Erfindung vermieden werden
sollen.
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Die
EP 0 756 095 A2 beschreibt
ein Kegelrollenlager in einem Differenzialgetriebe. Das Verhältnis des Durchmessers
zur Breite jedes Wälzkörpers und
auch der jeweilige Kontaktwinkel sind festgelegt, wobei besondere
Maßnahmen
zur Vermeidung von Reibkorrosion nicht behandelt wurden.
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Aus
der
DE 40 16 492 A1 ist
ein Radialrollenlager bekannt, dessen Rollen oder Laufflächen eine
gewisse Balligkeit aufweisen, um dadurch eine Verringerung des Reibungswiderstandes
zu erzielen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, die beabsichtigte Reibkorrosion
verhindernde Wirkung ohne Beeinflussung durch das Ausmaß der Rotationsänderung
(Drehzahländerung)
oder der Schwingung auszuüben.
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Ein
Hauptwellen-Getriebemechanismus für Kraftfahrzeug-Gangschaltungen
gemäß der vorliegenden Erfindung
weist folgendes auf: eine Hilfswelle, die betrieblich mit einer
einem Kraftfahrzeugmotor zugehörigen Antriebswelle
verbunden ist, wobei ein Hilfswellenzahnrad auf einer Hilfswelle
angeordnet ist, eine Hauptwelle, die betrieblich mit einer den Antriebsrädern zugeordneten
Abtriebswelle verbunden ist, ein Hauptwellenzahnrad mit einem in
seiner Außenumfangsfläche integral
ausgeformten Zahnabschnitt, der ständig mit dem Hilfswellenzahnrad
kämmt und
das an seiner Innenumfangsfläche
eine Laufbahnfläche
hat, ein Kegelrollenlager, das zwischen der Hauptwelle und dem Hauptwellenzahnrad
angeordnet ist, eine Unwuchteinrichtung, die in der Anordnung aus
Kegelrollen und Käfig
des Kegelrollenlagers eine Gewichtsunwucht in Umfangsrichtung erzeugt,
ein mit dem Hauptwellenzahnrad verbundenes Kupplungszahnrad und
einen Synchronisiermechanismus, der die Übertragung des Motordrehmoments
zwischen dem Hauptwellenzahnrad und der Hauptwelle über das
Kupplungszahnrad mittels einer Wähleinrichtung
bewirkt oder unterbricht, bei dem die Rauhigkeit mindestens entweder
der Rückseite
des Konus des Lagerinnenrings oder die Rauhigkeit der großen Stirnflächen der
Kegelrollen des Kegelrollenlagers nicht größer ist als 0,05 μmRa.
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Des
weiteren weist ein Kegelrollenlager gemäß der vorliegenden Erfindung
folgendes auf: einen Lageraußenring
mit einer Laufbahnfläche
auf seiner Innenumfangsfläche,
einen Lagerinnenring mit einer Laufbahnfläche auf seiner Außenumfangsfläche, Kegelrollen,
die zwischen den Laufbahnflächen
des Lageraußenrings
und des Lagerinnenrings angeordnet sind und in vorgegebenen Abständen in
Umfangsrichtung durch einen Käfig
gehalten werden, und eine Unwuchteinrichtung zum Erzeugen einer
Gewichtsunwucht in der Anordnung aus Kegelrollen und Käfig in Umfangsrichtung,
bei dem die Rauhigkeit mindestens entweder der Rückseite des Konus des Lagerinnenrings
oder die Rauhigkeit der großen
Stirnflächen
der Kegelrollen nicht größer ist
als 0,05 μmRa.
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Des
weiteren wird im Hauptwellen-Getriebemechanismus für Kraftfahrzeug-Gangschaltungen und
im Kegelrollenlager gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise der Radius der großen Stirnflächen so bearbeitet, daß sein maximaler
Wert einschl. der Bearbeitungsgenauigkeit im wesentlichen gleich
ist dem Referenzradius und daß die
Rauhigkeit der Rückseite
des Konus des Lagerinnenrings 0,01 bis 0,04 μmRa und die Rauhigkeit der großen Stirnfläche der
Kegelrollen 0,01 bis 0,05 μmRa
beträgt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es mit einer Anordnung mit einer Unwuchteinrichtung
in Form der ungleichmäßig in Umfangsrichtung
angeordneten Kegelrollen, der Gewichtsunwucht in Umfangsrichtung eines
Käfigs,
der Kegelrollen hält,
oder der Unwucht durch ungleichmäßige Gewichte
der Wälzkörper, mit
der Einstellung der Rauhigkeit der Rückseite des Konus des Lagerinnenrings
und der Rauhigkeit der großen
Stirnflächen
der Kegelrollen im zuvor genannten zulässigen Bereich möglich, den
Gleitreibungswiderstand zwischen der Laufbahnfläche des Hauptwellenzahnrades
oder Lageraußenrings
oder der Laufbahnfläche
des Lagerinnenrings und den Abwälzkontaktflächen der
Kegelrollen zu verringern.
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Des
weiteren ist es durch Einstellung des Radius der großen Stirnflächen in
der Weise, daß sein
maximaler Wert einschließlich
der Bearbeitungsgenauigkeit im wesentlichen gleich ist dem Referenzradius,
möglich,
den Gleitreibungswiderstand durch Vergrößern des Radius der großen Stirnflächen der
Kegelrollen und durch Verringern des Kontaktflächendrucks zu verringern. Werden
außerdem
die Oberflächen
der Kegel rollen mit Filmen des MoS2-Typs
beschichtet, ist es einfacher, den Gleitreibungswiderstand zu verringern.
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Die
volle Balligbearbeitung der Abwälzkontaktfläche der
Kegelrollen resultiert in axialen und radialen Lasten, die gleichzeitig
während
der synchronen Rotation das Hauptwellenzahnrades oder den Lageraußenring
und des Lagerinnenrings wirksam sind, und die Schräglage der
Rollen, die durch Fehlfluchtung aufgrund der Tatsache, daß die Kegelrollen
in einem Raum zwischen den Laufbahnflächen des Hauptwellenzahnrades oder
den Lageraußenrings
und des Lagerinnenrings angeordnet sind, verursacht wird, kann verstärkt werden. Vorzugsweise
beträgt
außerdem
der Krümmungsradius
der vollen Balligkeit nicht mehr als 10,000 mm.
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Aufgrund
der Verringerung des Gleitreibungswiderstands und der durch Fehlfluchtung
verursachten Schräglage
wie oben beschrieben wird eine zufriedenstellende die Reibkorrosion
verhindernde Wirkung über eine
lange Zeit dadurch erreicht, daß die
Kegelrollen eine relative Drehbewegung selbst dann ausführen, wenn das
Hauptwellenzahnrad oder der Lageraußenring und der Lagerinnenring
synchron rotieren, wenn die Gangschaltung in die neutrale oder in
andere Stellungen gebracht wird.
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Da
die Reibkorrosion über
eine lange Zeit verhindert wird, wird außerdem die Dauerhaftigkeitslebensdauer
des Lagers verbessert und die Verringerung der Größe des Lagers
möglich.
Deshalb kann die Größe der Hauptwelle
und der Umfangsteile verringert werden, wodurch Größe und Gewicht
der Gangschaltung bei Beibehaltung der Dauerhaftigkeit und Zuverlässigkeit
weiter verringert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht eines Hauptwellen-Getriebemechanismus für Kraftfahrzeug-Gangschaltungen
gemäß der Erfindung;
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2(a) ist eine Schnittansicht eines Kegelrollenlagers
gemäß der Erfindung
und (b) ist eine Schnittansicht, die eine Anordnung aus Käfig und
Kegelrollen zeigt;
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3 ist eine Skizze, die die Lage einer
Gewichtsunwucht und die Richtung der relativen Rotation der Anordnung
zeigt;
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4 ist eine Vorder- oder Hinteransicht
eines Abschnitts des Käfigs;
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5 ist eine Vorder- oder Hinteransicht
eines Abschnitts des Käfigs;
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6 ist
eine Vorder- oder Hinteransicht eines Abschnitts des Käfigs;
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7(a) ist eine fragmentarische Draufsicht, die
ein weiteres Beispiel eines Käfigs
zeigt, und (b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie b-b in
(a);
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8(a) ist eine fragmentarische Draufsicht, die
ein weiteres Beispiel eines Käfigs
zeigt, und (b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie b-b in
(a);
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9 ist
eine Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel einer Kegelrolle
zeigt;
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10 ist
eine teilweise Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel einer Kegelrolle
zeigt;
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11 ist
eine Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel eines Kegelrollenlagers
zeigt; und
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12 ist
eine Hauptschnittansicht, die eine herkömmliche Gangschaltung des Synchrongetriebetyps zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
einen Hauptwellen-Getriebemechanismus für Kraftfahrzeug-Gangschaltungen des
Synchrongetriebetyps und ein darin verwendetes Kegelrollenlager
A. In diesem Hauptwellen-Getriebemechanismus sind eine Hauptwelle 5 und
eine Hilfswelle (nicht dargestellt) parallel zueinander und in einem
vorgegebenen Abstand angeordnet und drehbar in einem Getriebegehäuse (nicht
dargestellt) gelagert. Die Hauptwelle 5 ist betrieblich
mit einer den Antriebsrädern
zugeordneten Abtriebswelle (nicht dargestellt) verbunden, während die
Hilfswelle mit einer dem Motor zugeordneten Antriebswelle (nicht
dargestellt) verbunden ist.
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Die
Hilfswelle ist mit einem integralen (oder getrennten) Hilfswellenzahnrad 6 versehen,
während
ein Hauptwellenzahnrad 1 über das Kegelrollenlager A
drehbar auf der Hauptwelle 5 gelagert ist. Ein Verzahnungsabschnitt 5a,
der ständig
mit dem Hilfswellenzahnrad 6 kämmt, ist integral auf dem mittleren
Abschnitt der Außenumfangsfläche des
Hauptwellenzahnrads 1 ausgeformt, und Kupplungszahnräder 7 stehen
mit den gegenüberliegenden
Enden in Eingriffsverbindung. Die Kupplungszahnräder 7 haben eine integral
ausgeformte Keilverzahnung am Außenumfang und einen Konus 7b an
einer Seite, und ein Synchronisiermechanismus 8 ist in
der Nähe
des Kupplungszahnrads 7 angeordnet.
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Der
Synchronisiermechanismus 8 weist folgendes auf: eine Buchse 81,
die durch die Wirkung einer Wähleinrichtung
(nicht dargestellt) axial (waagrecht bei Betrachtung der Figur)
beweglich ist, einen Synchronisierkeil 82, der axial beweglich
in den Innenumfang der Buchse 81 eingepaßt ist,
eine Nabe 83, die mit dem Außenumfang der Hauptwelle 5 in
Eingriffsverbindung steht, einen Synchronisierring 84,
der gleitbar auf dem Außenumfang
des Konus 7b der Kupplungszahnrads 7 angeordnet
ist, einen Druckzapfen 85 und eine Feder 86, die
den Synchronisierkeil 82 elastisch gegen den Innenumfang
der Buchse 81 preßt.
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In
dem in der Figur dargestellten Zustand werden die Buchse 81 und
der Synchronisierkeil 82 durch den Druckzapfen 85 in
der neutralen Stellung gehalten. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich
das Hauptwellenzahnrad 1 unter dem Einfluß der Rotation
des Hilfswellenzahnrades 6 bezüglich der Hauptwelle 5 leer.
Wird andererseits die Buchse 81 aus dem in der Figur dargestellten
Zustand durch die Wirkung einer Wähleinrichtung axial beispielsweise
nach links verschoben, wird der von der Buchse 81 beeinflußte Synchroniserkeil 82 axial nach
links verschoben, wodurch der Synchronisierring 85 gegen
die geneigte Oberfläche
des Konus 7b des Kupplungszahnrads 7 gepreßt wird.
Dadurch wird die Drehzahl des Kupplungszahnrads 7 verringert
und umgekehrt die Drehzahl des Synchronisiermechanismus 8 erhöht.
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Ungefähr zu dem
Zeitpunkt, in dem die Drehzahlen synchronisiert werden, wird die
Buchse 81 weiter axial nach links verschoben, wodurch sie
mit der Keilverzahnung 7a des Kupplungszahnrads 7 kämmt, so
daß das
Hauptwellenzahnrad 1 und die Hauptwelle 5 durch
den Synchronisiermechanismus 8 miteinander verbunden werden.
Dadurch wird die Rotation des Hilfswellenzahnrads 6 durch
das Hauptwellenzahnrad 1 in einem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis verringert
und auf die Hauptwelle 1 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt rotiert
das Hauptwellenzahnrad 1 synchron mit der Hauptwelle 5 und
dem Lagerinnenring 2 des Kegelrollenlagers A.
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2 zeigt ein Kegelrollenlager A, das in
einem Hauptwellen-Getriebemechanismus für Kraftfahrzeug-Gangschaltungen
des Synchrongetriebetyps verwendet wird. Dieses Kegelrollenlager
A weist ein Hauptwellenzahnrad 1 auf, das auch als Lageraußenring
dient, ein Paar Lagerinnenringe 2 mit Laufbahnflächen 2a auf
der Außenumfangsfläche, die
auf dem Außenumfang
der Hauptwelle 5 sitzen, zwei Reihen Kegelrollen 3, die
zwischen den beiden Reihen Laufbahnflächen 1c des Hauptwellenzahnrads 1 und
den Laufbahnflächen 2a des
Paares Lagerinnenringe 2 angeordnet sind, und ein Paar
Käfige 4,
die die entsprechenden Reihen Kegelrollen 3 halten.
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Das
Hauptwellenzahnrad 1 hat integral auf seiner Außenumfangsfläche einen
Zahnabschnitt 1a, der ständig mit dem Hilfswellenzahnrad 6 kämmt, und
Zahnabschnitte 1b, mit denen die Kupplungszahnräder 7 in Eingriffsverbindung
stehen, sowie außerdem
zwei Reihen Laufbahnflächen 1c auf
der Innenumfangsfläche. Des
weiteren werden die Zahnabschnitte 1b hergestellt, wenn
die Kupplungszahnräder 7 in
der in 1 dargestellten Weise verbunden werden. Die Verbindung
des Hauptwellenzahnrads 1 und der Kupplungszahnräder 7 ist
jedoch nicht auf die in 1 dargestellte Weise beschränkt.
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In
der neutralen Stellung oder beim Gangwechsel unter Verwendung eines
anderen Hauptwellenzahnrads dreht das Hauptwellenzahnrad 1 bezüglich der
Lagerinnenringe 2 (und der Hauptwelle 5) leer,
während des
Gangwechsels jedoch unter Verwendung dieses Hauptwellenzahnrads 1 rotiert
das Hauptwellenzahnrad 1 synchron mit den Innenringen 2 (und
der Hauptwelle 5). Außerdem
wird wie in 1 gezeigt das Paar Lagerinnenringe 2 auf
dem Außenumfang
der Hauptwelle 5 durch ein Paar Abstandsstücke 9 angeordnet,
und ihre axiale Positionierung erfolgt zwischen der Stirnfläche der
Nabe 83 und einem Endglied 10.
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Wie
aus 2(b) ersichtlich ist, haben
die Taschen 4a des Käfigs 4 eine
unregelmäßige Teilung,
so daß die
in den Taschen 4a aufgenommenen Kegelrollen 3 in
Umfangsrichtung unregelmäßig angeordnet
sind. Aus diesem Grund weicht der Schwerpunkt G der aus den Käfigen 4 und
den Kegelrollen 3 bestehenden Anordnung um den Betrag des
Radius r vom Wellenmittelpunkt O ab, so daß in der Anordnung eine Gewichtsunwucht
in Umfangsrichtung erzeugt wird.
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In 2(b) hat der Teilungswinkel θn(n: 1–7) der Kegelrollen 3 mindestens
zwei Werte. Wr sei das Gewicht einer Kegelrolle 3, Wcn(n:
1–7) das
Gewicht der Rippe 4b des Käfigs 4, und Rr sowie
Rc die Lage des Schwerpunkts zum Wellenmittelpunkt O; somit ergibt
sich die Größe der Unwucht
m aus der Unwuchtgleichung m = (X2 + Y2)1/2/r, wobei: X = Wr·Rr·Σ(cosαn) + Rc·Σ(Wcn·cosβn); Y = Wr·Rr·Σ(sinαn) + Rc·Σ(Wnc·sinβn); αn
= Σθn; βn = Σθ(n – 1) + θn/2.
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Wird
das Hauptwellenzahnrad 1 mit der Rotation des Hilfswellenzahnrads 6 beaufschlagt
und rotiert synchron mit den Lagerinnenringen 2 (und der
Hauptwelle 5), wird die potentielle Energie der Schwerkraft
bezüglich
der Gewichtsunwucht m in kinetische Energie gewandelt, wodurch eine
Kraft (= m × r)
erzeugt wird, die die Anordnung relativ zum Hauptwellenzahnrad 1 und
den Lagerinnenringen 2 z. B. entgegen dem Uhrzeigersinn
in die in 3(a) dargestellte Lage und im
Uhrzeigersinn in die in 3(b) dargestellte
Lage dreht. Aus diesem Grund ändert
sich die Berührungsstelle
zwischen den Kegelrollen 3 und den Laufbahnflächen 2a der Lagerinnenringe 2,
wodurch Reibkorrosion verhindert wird.
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Die
Unwuchtgröße m kann
in geeigneter Weise entsprechend den Betriebsbedingungen eingestellt werden;
bei diesem Typ Gangschaltung beträgt sie vorzugsweise ca. 1 bis
20 g bei einem Radius von 50 mm vom Wellenmittelpunkt O. Das heißt, eine Momentengröße (m × r) von
ca. 50 bis 1000 g·mm
ist zum Vermeiden der Reibkorrosion wirksam.
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Unter
dem Gesichtspunkt der Zusammenbauoperation des Käfigs 4 mit den mit
unregelmäßiger Teilung
angeordneten Taschen 4a wird vorzugsweise unter einer Winkellage
vorgegangen, in der eine Referenz deutlich sichtbar ist (bei diesem
Typ Kegelrollenlager werden die Kegelrollen durch Quetschen des
Käfigs
gehalten; da jedoch die Quetschform so geformt ist, daß sie der
Teilung der Kegelrollen entspricht, ist eine Phasenanpassung zwischen
dem Käfig
und der Quetschform erforderlich). 4 bis 6 zeigen
Ausführungen mit
einer Markierung für
die Winkelreferenzlage des Käfigs 4.
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4 zeigt Ausführungen mit einem an der Referenzstelle
ausgeformten Vorsprung 4c am Außenumfang der Seite des Käfigs 4 mit
dem größeren oder
kleineren Durchmesser (in (a) der Figur) und mit einem an der Referenzstelle
ausgeformten Vorsprung 4c am Innenumfang (in (b) der Figur); 5 zeigt Ausführungen mit einer an der Referenzstelle
ausgeformten Kerbe 4d am Außenumfang der Seite des Käfigs 4 mit
dem größeren oder
kleineren Durchmesser (in (a) der Figur) und mit einer an der Referenzstelle
ausgeformten Kerbe 4d am Innenumfang (in (b) der Figur);
und 6 zeigt eine Ausführung mit einer Kerbe 4e (oder
einem Vorsprung), die an der Referenzstelle in der Stirnfläche an der
größeren oder
kleineren Seite des Käfigs 4 ausgeformt
ist.
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7 und 8 zeigen
Ausführungen
mit einer Gewichtsunwucht in Umfangsrichtung, die im Käfig ausgeformt
ist. Die Gewichtsunwucht im Käfig
resultiert in einem Schwerpunkt der aus Käfig und Kegelrollen bestehenden
Anordnung, der gegenüber
dem Wellenmittelpunkt abweicht, wodurch eine Gewichtsunwucht der Anordnung
in Umfangsrichtung erzeugt wird.
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7 zeigt eine Ausführung mit einer oder einer
Mehrzahl Kerben 41a auf der Seite mit größerem Durchmesser
des Käfigs 41,
und 8 zeigt eine Ausführung mit
einem oder einer Mehrzahl Vorsprüngen 42a auf
der Seite mit größerem Durchmesser
des Käfigs 42.
Der Vorsprung 4c und die Kerben 4d und 4e in 4 bis 6 sind als
Markierungen vorgesehen und bewirken keine nennenswerte Gewichtsunwucht,
während die
Kerbe 41a und der Vorsprung 42a zur Erzeugung
einer Gewichtsunwucht vorgesehen sind.
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Die
Kerbe 41a und Vorsprung 42a können jedoch auch als Markierungen
genutzt werden. Außerdem können die
Kerbe 41a und der Vorsprung 42a nur auf der Seite
mit kleinem Durchmesser oder sowohl auf der Seite mit kleinem als
auch auf der mit großem
Durchmesser des Käfigs 41 (42)
vorgesehen werden.
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9 und 10 zeigen
Ausführungen,
bei denen die Gewichte der Kegelrollen in jeder Reihe ungleich gemacht
sind. Da die Gewichte der Kegelrollen ungleich sind, weicht der
Schwerpunkt der aus Käfig
und Kegelrollen bestehenden Anordnung gegenüber dem Wellenmittelpunkt ab,
wodurch in der Anordnung eine Unwucht in Umfangsrichtung erzeugt
wird.
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9 zeigt
beispielhaft eine Ausführung,
in der mindestens eine Kegelrolle 31 hohl ist, und 10 zeigt
beispielhaft eine Ausführung,
bei der die große
Stirnfläche 32b mindestens
einer Kegelrolle 32 mit einer Vertiefung (die in der kleinen
Stirnfläche
oder sowohl in der kleinen als auch in der großen Stirnfläche ausgeformt sein kann) ausgeführt ist.
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Bei
einem in 11 dargestellten Kegelrollenlager
B sind die axialen Abmessungen L1 und L2 sowie die Innendurchmesser
D1 und D2 der beiden Lagerabschnitte verschieden (L1 > L2, D1 < D2). Bei dieser
Ausführung
sind die Probleme der Ausle gung des Getriebegehäuses und der verschiedenen
aufzubringenden axialen Lasten (im allgemeinen wirken axiale Lasten
nur auf eine Seite) berücksichtigt.
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L1
ist die axiale Breitenabmessung des Innenrings 2' auf der linken
Seite der Figur (Motorseite), und L2 ist die axiale Breitenabmessung
des Innenrings 2'' auf der rechten
Seite der Figur (Seite der Antriebsräder). Die axialen Breitenabmessungen
der Laufbahnflächen 2a' und 2a'', die axialen Abmessungen der rechten
und linken Kegelrollen 3' und 3'' und die axialen Abmessungen der
rechten und linken Laufbahnflächen 1c' und 1c'' des Hauptwellenzahnrads 1' sind jeweils
entsprechend dem Verhältnis
von L1 zu L2 voneinander verschieden. Des weiteren können abhängig von
der Auslegung und wie die axiale Last aufgebracht wird (L1 > L2, D1 > D2), (L1 < L2, D1 < D2) und (L1 < L2, D1 > D2) gewählt werden.
Die übrige
Anordnung ist identisch mit der des oben beschriebenen Kegelrollenlagers
A.
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Bei
der vorliegenden Erfindung, die eine Anordnung mit einer Unwuchteinrichtung
in Form in Umfangsrichtung unregelmäßig angeordneter Kegelrollen,
einer Gewichtsunwucht in Umfangsrichtung eines Kegelrollen haltenden
Käfigs,
oder ungleicher Gewichte der Kegelrollen bereitstellt, wird die
Rauhigkeit der Rückseite des
Konus 2b, 2b', 2b'' des Lagerinnenrings 2, 2', 2'' (siehe 1, 2 und 11) auf
ca. 0,01 bis 0,04 μmRa (z.
B. 0,04 μmRa)
durch Feinstbearbeitung eingestellt (bisher wurde sie durch Schleifen
auf ca. 0,1–0,3 μmRa eingestellt).
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Des
weiteren wird die Rauhigkeit der großen Stirnfläche 3b, 31b, 32b, 3b', 3b'' der Kegelrolle 3 (siehe 1 und 2) 31, 32 (siehe 9 und 10), 3', 3'' (siehe 11) auf
ca. 0,01–0,05 μmRa (z. B.
0,04 μmRa) durch
Feinstbearbeitung eingestellt (bisher wurde sie durch Schleifen
auf ca. 0.06–0,2 μmRa eingestellt).
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Somit
ist es durch Einstellen der Rauhigkeit der Rückseite des Konus 2b, 2b', 2b'' des Lagerinnenrings 2, 2', 2'' und der Rauhigkeit der großen Stirnfläche 3b, 31b, 32b, 3b', 3b'' der Kegelrolle 3, 21, 32, 2', 3'' innerhalb des zulässigen Bereichs
möglich,
den Gleitreibungswiderstand zwischen der Laufbahnfläche 1c, 1c', 1c'' des Hauptwellenzahnrads 1, 1', 1'' (das auch als Lageraußenring
dient) sowie der Laufbahnfläche 2a, 2a', 2a'' des Lagerinnenrings 2, 2', 2'' und der Abwälzkontaktfläche 3a, 31a, 32a, 3a', 3a'' der Kegelrolle 3, 31, 32, 3', 3'' zu verringern. Des weiteren wird
der Radius der großen
Stirnfläche 3b, 31b, 32b, 3b', 3b'' so bearbeitet, daß sein maximaler
Wert einschließlich
der Bearbeitungsgenauigkeit im wesentlichen gleich ist dem Referenzwert
(z. B. maximaler Wert des Radius/Referenzradius = 99,8%). Durch
Bearbeiten des Radius der großen Stirnfläche 3b, 31b, 32b, 3b', 3b'' in der Weise, daß sein maximaler
Wert einschließlich
der Bearbeitungsgenauigkeit im wesentlichen gleich ist dem Referenzradius,
ist es möglich,
den Radius der großen
Stirnfläche 3b, 31b, 32b, 3b', 3b'' so zu vergrößern, daß der Kontaktflächendruck
verringert wird, wodurch der Gleitreibungswiderstand verringert
wird.
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Wird
des weiteren ein Beschichtungsfilm des MoS2-Typs
auf der Oberfläche
der Kegelrolle 3, 31, 32, 3', 3'' aufgebracht, kann die Verringerung
des Gleitreibungswiderstands einfacher verwirklicht werden. Außerdem wurde
festgestellt, daß es
günstig
ist, Solbest als Beschichtungsfilm des MoS2-Typs
zu verwenden.
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Des
weiteren resultiert die volle Balligbearbeitung der Abwälzkontaktfläche 3a, 31a, 32a, 3a', 3a'' der Kegelrolle 3, 31, 32, 3', 3'' in axialen und radialen Lasten,
die während
der synchronen Rotation das Hauptwellenzahnrades 1, 1', 1'' und des Lagerinnenrings 2, 2', 2'' gleichzeitig wirksam sind, und
die Schräglage
der Rollen, die durch Fehlfluchtung aufgrund der Tatsache, daß die Kegelrollen 3, 31, 32, 3', 3'' in einem Raum zwischen den Laufbahnflächen 1c, 1c', 1c'' des Hauptwellenzahnrades 1, 1', 1'' und der Laufbahnflächen 2a, 2a', 2a'' des Lagerinnenrings 2, 2', 2'' angeordnet sind, verursacht wird,
kann verstärkt
werden. Außerdem
beträgt der
Krümmungsradius
der Balligkeit nicht mehr als 10,000 mm (z. B. 6,800 mm).
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Ein
Kontrollteil (Käfig
nur mit unregelmäßiger Teilung)
und ein Bauteil gemäß der vorliegenden
Erfindung (Käfig
mit unregelmäßiger Teilung
plus genannter Rauhigkeit der Rückseite
des Konus des Lagerinnenrings und Rauhigkeit der großen Stirnflächen der
Kegelrollen, dem Radius der großen
Stirnflächen,
der vollen Balligkeit und der Beschichtungsbehandlung, die auf die
Abwälzkontaktflächen der
Kegelrollen angewendet wurde) wurden Vergleichstests (Motorprüfstandsversuchen
mit motorischem Antrieb) unterzogen.
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Die
Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle dargestellt. Des weiteren
wurde nach 8 Betriebsstunden unter diesen Bedingen mit einer radialen
Last Fr = 2050 kp, einer axialen Last Fa = 2310 kp, U/min = 1400
(innen und außen,
synchronisiert), einem Axialspiel = 80 μm die Verschleißtiefe der
Laufbahnfläche
des Hauptwellenzahnrads oder Lageraußenring gemessen und das äußere Erscheinungsbild
geprüft.
| | Maximale
Verschleißtiefe
(μm) | Äußeres Erscheinungsbild |
| Kontrollteil | 14 | Reibkorrosion
festgestellt |
| Erfindungsgemäßes Bauteil | 5 | Keine
Reibkorrosion festgestellt |
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Wie
die obige Tabelle deutlich zeigt, war beim erfindungsgemäßen Bauteil
im Vergleich zum Kontrollteil, das die bestimmten Rauhigkeitswerte
für die
Rückseite
des Konus des Lagerinnenrings oder für die große Stirnfläche der Kegelrollen nicht aufwies
und das nicht voll balligbearbeitet wurde und dessen Abwälzkontaktflächen der
Kegelrollen nicht mit einer Beschichtung versehen wurden, der Verschleiß aufgrund
der Reibkorrosion deutlich verringert.