Axiallageranordnung Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Axiallageranordnung nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 , und sie insbesondere vorteilhaft für die beidseitige Axiallagerung des Planetenträgers eines Planetengetriebes in einem PKW-Automatikgetriebe mittels zweier Axialnadellager geeignet.

Hintergrund der Erfindung

Die häufigste Ausführungsform von PKW-Automatikgetrieben sind sogenannte Wandlergetriebe, die sich von herkömmlichen und von automatisierten Schaltgetrieben vor allem durch einen Zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorgang unterscheiden. Derartige PKW-Automatikgetriebe weisen zumeist einen hyd- raulischen Drehmomentenwandler als Anfahrkupplung auf und setzen sich im Wesentlichen aus mehreren Lamellenkupplungen sowie einer Kombination von mehreren Freiläufen und Planetengetrieben zusammen. Alle Schalt- und Kupplungsvorgänge erfolgen dabei über die Lamellenkupplungen, welche die kraftschlüssige Verbindung der einzelnen Planetengetriebestufen mit den Ein- und Ausgangswellen des Automatikgetriebes herstellen.

Da während der einzelnen Schaltvorgänge durch die zumeist schrägverzahnten Planetenräder der Planetengetriebe zwischen den Getriebebauteilen auch erhebliche Axialkräfte wirken, sind in modernen Automatikgetrieben zur Vermei- dung von Reibungs- und Wirkungsgradverlusten die einzelnen Kupplungs- und Planetenträger je nach Anzahl der Schaltgänge durch bis zu 17 Axialnadellager gegeneinander abgestützt. In besonderen Fällen müssen dabei einzelne Kupplungs- oder Planetenträger sogar beidseitig gegen zwei weitere benach- barte Getriebebauteile axial gelagert werden. Für die Lagerung des Planetenträgers gegen das einerseits benachbarte Sonnenrad eines Planetengetriebes sowie gegen eine andererseits benachbarte Riemenscheibe ist beispielsweise aus der DE 60 2005 001 069 T2 eine Axiallageranordnung bekannt, die im We- sentlichen aus zwei herkömmlichen Axialnadellagern besteht, zwischen denen die kreisringförmige Seitenwand des Planetenträgers angeordnet ist. Dabei weist jedes der beiden Axialwälzlager in bekannter Weise eine, jeweils an einer der Axialseiten des Planetenträgers anliegende erste ringförmige Lagerscheibe und eine, jeweils am benachbarten Sonnenrad bzw. an der benachbarten Rie- menscheibe befestigte zweite ringförmige Lagerscheibe auf, die jeweils aus einem dünneren und einem dickeren Stahlblech bestehen. Zwischen den axialen Innenseiten der Lagerscheiben rollt dabei eine Vielzahl in jeweils einer Reihe nebeneinander angeordneter Lagernadeln ab, die durch jeweils einen Lagerkäfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden und zusammen mit dem Lagerkäfig einen Nadelkranz bilden.

Bei der Montage derartiger Automatikgetriebe hat es sich in der Praxis jedoch gezeigt, dass das Einsetzen der Axialnadellager in die vorgesehenen Lagerstellen und das Einsetzen des durch die Axialnadellager gelagerten Trägerbauteils aufgrund der relativ vielen Einzelteile und der erforderlichen Präzision mitunter mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden und daher sehr kostenintensiv ist. Außerdem besteht bei der zumeist händischen Montage der beiden Axialnadellager die Gefahr, dass eines der Axialnadellager unbeabsichtigt weggelassen wird oder dass diese aufgrund ihrer gleichen Ausbildung und Größe auf der falschen Seite des zu lagernden Trägerbauteils und/oder deren Lagerscheiben seitenverkehrt an diesem montiert werden. Dadurch kann es zu kompletten Fehlmontagen kommen, die bereits bei Inbetriebnahme des Getriebes zu Fehlfunktionen führen oder es kann durch die unterschiedlichen Blechstärken der Lagerringe beider Axialnadellager im Betrieb des Automatikgetriebes zu Axialspannungen kommen, die zu einem verstärkten Verschleiß der Axialnadellager und damit zum vorzeitigen Ausfall des Getriebes führen. Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Axiallageranord- nung der beschriebenen Art zu konzipieren, bei der sicher gestellt ist, dass ein unbeabsichtigtes Weglassen eines der Axialwälzlager oder eine Fehlmontage der Axialwälzlager ausgeschlossen ist und für die der Aufwand zum Einsetzen des durch die Axialwälzlager gelagerten Trägerbauteils erheblich reduziert ist. Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Axiallageranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass am Innendurchmesser des kreisringförmigen Trägerbauteils zusätzliche Aussparungen angeordnet sind und die ersten Lagerscheiben beider Axialwälzlager über einen durch den Innendurchmesser des Trägerbauteil hindurch geführten Zentrierkragen an der einen ersten Lagerscheibe sowie über zu den Aussparungen am Trägerbauteil komplementäre Ausformungen am Zentrierkragen der einen ersten Lagerscheibe und über zu den Ausformungen am Zentrierkragen komplementäre Einfor- mungen an der Innendurchmesserseite der anderen ersten Lagerscheibe fehl- montagesicher miteinander verbunden sowie verlier- und verdrehsicher am Trägerbauteil befestigt sind, so dass das Trägerbauteil zusammen mit den ersten Lagerscheiben und den an diesen fixierbaren Nadelkränzen oder zusammen mit den kompletten Axialwälzlagern als zwangsweise fehlerfrei vormon- tierbare Baueinheit ausgebildet ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Axiallageranordnung werden in den Unteransprüchen beschrieben. Danach ist es gemäß den Ansprüchen 2 und 3 bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Axiallageranordnung vorgesehen, dass die axiale Länge des Zentrierkragens an der einen ersten Lagerscheibe größer als die axiale Breite des Trägerbauteils plus die Blechstärke der anderen ersten Lagerscheibe ausgebil- det ist und dass der Außendurchmesser des Zentrierkragens an der einen ersten Lagerscheibe geringfügig kleiner als der jeweilige Innendurchmesser der anderen ersten Lagerscheibe und des Trägerbauteils ist. Eine derartige Dimensionierung der beiden ersten Lagerscheiben ist dabei Voraussetzung dafür, dass die beiden Axialwälzlager durch das Trägerbauteil hindurch miteinander verbunden werden können, wobei der verlängerte Zentrierkragen an der einen ersten Lagerscheibe des einen Axialwälzlagers in vorteilhafter Weise zugleich einen inneren Lagerbord für die Wälzkörper des anderen Axialwälzlagers bildet. Nach Anspruch 4 ist es ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Axiallageranordnung, dass am freien Rand des Zentrierkragens an der einen ersten Lagerscheibe zwischen den Ausformungen mehrere radial nach außen gerichtete Rastnasen umfangsverteilt angeordnet sind, über welche die andere erste Lagerscheibe durch Aufklipsen auf dem Zentrierkragen der einen ersten Lagerscheibe fixierbar ist. Eine ausreichende Fixierung der anderen ersten Lagerscheibe auf dem Zentrierkragen der einen ersten Lagerscheibe ist dabei bereits durch drei in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnete Rastnasen gewährleistet, die entweder als Prägungen oder als Körnerpunkte ausgebildet sein können und so auf dem Zentrierkragen angeordnet sind, dass der Abstand zwischen deren Unterseiten und der Axialseite des Trägerbauteils mindestens der Blechstärke der anderen ersten Lagerscheibe entspricht.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Axiallageranordnung ist es nach den Ansprüchen 5 und 6 desweiteren, dass die zu- sätzlichen Aussparungen am Innendurchmesser des Trägerbauteils die Form von Kreisringsegmenten aufweisen, die zur Vermeidung von Fehlmontagen der beiden ersten Lagerscheiben am Trägerteil unsymmetrisch über den Umfang des Innendurchmessers verteilt angeordnet sind. Als ausreichend hat es sich dabei erwiesen, drei solcher Aussparungen am Innendurchmesser des Träger- bauteils anzuordnen, die einen Winkelabstand von 1 10°, 120° und 130° des Vollkreises von 360° zueinander aufweisen. Möglich wäre es jedoch auch, mehr als drei dieser Aussparungen in ebenfalls unsymmetrischen Winkelabständen zueinander am Innendurchmesser des Trägerbauteils anzuordnen. Darüber hinaus ist es von Vorteil, jede der Aussparungen zusätzlich mit verschiedenen Segmentlängen auszubilden, um somit Fehlmontagen der beiden ersten Lagerscheiben am Trägerbauteil absolut sicher auszuschließen. Gemäß Anspruch 7 zeichnet sich die erfindungsgemäß ausgebildete Axiallageranordnung darüber hinaus noch dadurch aus, dass die zu den Aussparungen am Trägerteil komplementären Ausformungen am Zentrierkragen der einen ersten Lagerscheibe als radial aus dessen Außendurchmesserseite ausgestellte Prägungen ausgebildet sind, weiche die gleiche Anzahl und Umfangsvertei- lung wie die Aussparungen am Trägerbauteil aufweisen. Unter komplementärer Ausbildung zu den Aussparungen am Zentrierteil ist dabei zu verstehen, dass die Prägungen die gleiche Querschnittsform und die gleiche Umfangslänge wie die Aussparungen am Trägerteil aufweisen und sich vorteilhafterweise über die gesamte axiale Länge des Zentrierkragens erstrecken, wobei jedoch auch Prä- gungen denkbar wären, die nur in den freien Rand des Zentrierkragens eingearbeitet sind. Die komplementäre Ausbildung der Prägungen am Zentrierkragen der einen ersten Lagerscheibe in gleicher Anzahl und Umfangsverteilung wie die Aussparungen am Trägerbauteil bewirkt dann, dass die eine erste Lagerscheibe des einen Axialwälzlagers nur an der richtigen Seite des Trägerbauteils in nur einer einzigen möglichen Winkelstellung mit ihrem Zentrierkragen in das Trägerbauteil eingeschoben werden kann und zugleich verdrehgesichert am Trägerbauteil angeordnet ist.

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Axiallageranordnung ist es nach Anspruch 8, dass die zu den Ausformungen am Zentrierkragen komplementären Einformungen an der Innendurchmesserseite der anderen ersten Lagerscheibe als radiale Ausklinkungen ausgebildet sind, welche die gleiche Anzahl aber eine spiegelverkehrte Umfangsverteilung wie die Ausformungen an der einen ersten Lagerscheibe aufweisen. Auch diese in Quer- schnittsform und Umfangslänge mit den Prägungen am Zentrierkragen gleiche Ausbildung der radialen Ausklinkungen hat den Zweck, dass die zweite erste Lagerscheibe des anderen Axialwälzlagers nur mit ihrer richtigen Axialseite voran in nur einer einzigen möglichen Winkelstellung auf den aus dem Träger- teil herausragenden Teil des Zentrierkragens an der einen ersten Lagerscheibe aufgeschoben werden kann und zugleich verdrehgesichert zu dieser und zum Trägerbauteil angeordnet ist. Schließlich wird es als vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Axiallageranordnung durch Anspruch 9 noch vorgeschlagen, dass zur Vermeidung von Beschädigungen der Rastnasen am Zentrierkragen der einen ersten Lagerscheibe am Innendurchmesser des Trägerbauteils weitere Ausnehmungen angeordnet sind. Diese weiteren Ausnehmungen sind entspre- chend der Anzahl, der Größe und der Umfangsverteilung der Rastnasen bevorzugt halbkreisförmig ausgebildet und derart am Innendurchmesser des Trägerbauteils angeordnet, dass die Rastnasen am Zentrierkragen der einen ersten Lagerscheibe bei deren Montage am Trägerbauteil ohne Berührungen durch den Innendurchmesser des Trägerbauteils hindurch führbar sind.

Zusammenfassend weist die erfindungsgemäß ausgebildete Axiallageranordnung somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Axiallageranordnungen mit zwei Axialwälzlagern den Vorteil auf, dass das Trägerbauteil und die Lagerscheiben der zugehörigen Axialwälzlager durch die Ausbil- dung mit zusätzlichen Ein- und Ausformungen eine eindeutige und unverwechselbare Montagezuordnung zueinander aufweisen, durch die Fehlmontagen jeglicher Art praktisch ausgeschlossen sind. Dadurch wird mit der erfindungsgemäßen Axiallageranordnung das in der Technik stets angestrebte japanische Poka Yoke Prinzip verwirklicht, welches bekanntermaßen technische Vorkeh- rungen bzw. Einrichtungen zur sofortigen Fehleraufdeckung und -Verhinderung umfasst. Gleichzeitig werden die beiden Axialwälzlager über den Zentrierkragen an der einen ersten Lagerscheibe eines Axialwälzlagers in vorteilhafter Weise miteinander verbunden, so dass die gesamte Axiallageranordnung als außerhalb des vorgesehenen Einbauortes vormontierbare und verliersichere Bauein- heit ausgebildet ist. Da eine solche vormontierte Baueinheit weniger Einzelteile aufweist und weniger Montagepräzision erfordert, ist deren Montage auch mit einem geringeren Zeitaufwand verbunden und daher sehr kostengünstig. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Axiallageranordnung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Explosionsdarstellung der längs geschnittenen Einzelteile der erfindungsgemäß ausgebildeten Axiallageranordnung;

Figur 2 eine vergrößerte Darstellung einer Draufsicht auf die erfindungsgemäß ausgebildete Axiallageranordnung;

Figur 3 den Schnitt A - A nach Figur 2 durch die erfindungsgemäß ausgebildete Axiallageranordnung;

Figur 4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X im Schnitt A - A gemäß Figur 3;

Figur 5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Y im Schnitt A - A gemäß Figur 3.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus Figur 1 geht eine für ein PKW-Automatikgetriebe vorgesehene Axiallager- anordnung hervor, die im Wesentlichen aus zwei Axialwälzlagern 1 , 2 besteht, zwischen denen ein beispielsweise als Planetenträger ausgebildetes kreisringförmiges Trägerbauteil 3 angeordnet ist. Deutlich sichtbar weist dabei jedes der Axialwälzlager 1 , 2 eine, jeweils an einer der Axialseiten 4, 5 des Trägerbauteils 3 anliegende erste ringförmige Lagerscheibe 6, 7 und eine, jeweils zur Befesti- gung an axial beidseitig des Trägerbauteils 3 angeordneten weiteren Bauteilen der Umgebungskonstruktion vorgesehene zweite ringförmige Lagerscheibe 8, 9 auf, die jeweils aus einem dünnen Stahlblech bestehen. Zwischen den axialen Innenseiten 10, 11 und 12, 13 der Lagerscheiben 6, 7, 8, 9 rollen zudem eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Wälzkörper 14, 15 ab, die durch jeweils einen Lagerkäfig 16, 17 in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden und zusammen mit diesem jeweils einen Nadelkranz 18, 19 bilden. Desweiteren ist in Figur 1 in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 zu sehen, dass am Innendurchmesser 20 des kreisringförmigen Trägerbauteils 3 erfindungsgemäß mehrere zusätzliche Aussparungen 21 angeordnet sind und die ersten Lagerscheiben 6, 7 beider Axialwälzlager 1 , 2 über einen durch den In- nendurchmesser 20 des Trägerbauteil 3 hindurch geführten Zentrierkragen 22 an der einen ersten Lagerscheibe 6 miteinander verbunden sowie verlier- und verdrehsicher am Trägerbauteil 3 befestigt sind. Um bei dieser Verbindung Fehlmontagen auszuschließen sind dabei am Zentrierkragen 22 der einen ersten Lagerscheibe 6 zu den Aussparungen 21 am Trägerbauteil 3 komplementä- re Ausformungen 24 und an der Innendurchmesserseite 25 der anderen ersten Lagerscheibe 7 zu den Ausformungen 24 am Zentrierkragen 22 komplementäre Einformungen 26 angeordnet. Wie in Figur 1 angedeutet, ist dabei die axiale Länge I des Zentrierkragens 22 an der einen ersten Lagerscheibe 6 größer als die axiale Breite b des Trägerbauteils 3 plus die Blechstärke s der anderen ers- ten Lagerscheibe 7 ausgebildet, während der Außendurchmesser D _z des Zentrierkragens 22 an der einen ersten Lagerscheibe 6, wie in Figur 4 gezeigt, geringfügig kleiner als der jeweilige Innendurchmesser D _L , D _T der anderen ersten Lagerscheibe 7 und des Trägerbauteils 3 ist. Weiterhin ist aus Figur 1 ersichtlich, dass am freien Rand des Zentrierkragens 22 an der einen ersten Lagerscheibe 6 zwischen den Ausformungen 24 mehrere und radial nach außen gerichtete Rastnasen 27 gleichmäßig umfangsverteilt angeordnet sind. Diese, in Figur 5 deutlich gezeigten Rastnasen 27 sind als drei in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnete Prägungen ausgebil- det und dienen dazu, die andere erste Lagerscheibe 7 durch Aufklipsen auf dem Zentrierkragen 22 der einen ersten Lagerscheibe 6 zu fixieren.

Ebenso wird durch Figur 1 deutlich, dass die zusätzlichen Aussparungen 21 am Innendurchmesser 20 des Trägerbauteils 3 die Form von Kreisringsegmenten aufweisen, die zur Vermeidung von Fehlmontagen der beiden ersten Lagerscheiben 6, 7 am Trägerteil 3 unsymmetrisch über den Umfang des Innendurchmessers 20 verteilt angeordnet sind. Als ausreichend hat es sich dabei erwiesen, drei solcher Aussparungen 21 am Innendurchmesser 20 des Träger- bauteils 3 anzuordnen, die einen Winkelabstand von 1 10°, 120° und 130° des Vollkreises von 360° zueinander aufweisen. Um jedoch Fehlmontagen der beiden ersten Lagerscheiben 6, 7 am Trägerbauteil 3 mit absoluter Sicherheit auszuschließen, ist darüber hinaus jede der Aussparungen 21 zusätzlich mit verschiedenen Segmentlängen ausgebildet.

Außerdem geht aus Figur 1 hervor, dass die zu den Aussparungen 21 am Trägerteil 3 komplementären Ausformungen 24 am Zentrierkragen 22 der einen ersten Lagerscheibe 6 als ebenfalls radial aus dessen Außendurchmesserseite 23 ausgestellte Prägungen ausgebildet sind, welche die gleiche Anzahl und Umfangsverteilung wie die Aussparungen 21 am Trägerbauteil 3 aufweisen. Eine derartige Ausbildung der Prägungen am Zentrierkragen 22 der einen ersten Lagerscheibe 6 gewährleistet, dass die eine erste Lagerscheibe 6 des einen Axialwälzlagers 1 beispielsweise nur von der in der Zeichnung rechten Sei- te des Trägerbauteils 3 und nur in einer einzigen möglichen Winkelstellung mit ihrem Zentrierkragen 22 in das Trägerbauteil 3 eingeschoben werden kann und dabei zugleich am Trägerbauteil 3 verdrehgesichert wird.

Die zu den Ausformungen 24 am Zentrierkragen 22 komplementären Einfor- mungen 26 an der Innendurchmesserseite 25 der anderen ersten Lagerscheibe 7 sind dagegen, wie ebenfalls in Figur 1 zu sehen ist, als radiale Ausklinkungen ausgebildet, welche die gleiche Anzahl aber eine spiegelverkehrte Umfangsverteilung wie die Ausformungen 24 an der einen ersten Lagerscheibe 6 aufweisen. Auch diese in Querschnittsform und Umfangslänge mit den Prägungen am Zentrierkragen 22 gleiche Ausbildung der radialen Ausklinkungen hat den Zweck, dass die zweite erste Lagerscheibe 7 des anderen Axialwälzlagers 2 nur mit der in der Zeichnung sichtbare Axialseite voran in nur einer einzigen möglichen Winkelstellung auf den aus dem Trägerteil 3 herausragenden Zentrierkragen 22 an der einen ersten Lagerscheibe 6 aufgeschoben werden kann und zugleich verdrehgesichert zu dieser und zum Trägerbauteil 3 angeordnet ist.

Schließlich ist in Figur 1 auch noch erkennbar, dass am Innendurchmesser 20 des Trägerbauteils 3 zwischen den Aussparungen 21 noch weitere Ausneh- mungen 28 angeordnet sind, die eine halbkreisförmige Ausbildung aufweisen. Diese Ausnehmungen 28 dienen in vorteilhafter Weise der Vermeidung von Beschädigungen der Rastnasen 27 am Zentrierkragen 22 der einen ersten Lagerscheibe 6 bei deren Montage am Trägerteil 3 und sind der Anzahl und Um- fangsverteilung der Rastnasen 27 entsprechend am Innendurchmesser 20 des Trägerbauteils 3 angeordnet, so dass die Rastnasen 26 ohne Berührungen durch das Trägerbauteil 3 hindurch führbar sind.

Bezugszahlenliste

Axialwälzlager 1 8 Nadelkranz von 1

Axialwälzlager 1 9 Nadelkranz von 2

Trägerbauteil 20 Innendurchmesser von 3

Axialseite von 3 21 Aussparungen in 20

Axialseite von 3 22 Zentrierkragen an 6

erste Lagerscheibe von 1 23 Außendurchmesserseite von 22 erste Lagerscheibe von 2 24 Ausformungen in 23

zweite Lagerscheibe von 1 25 Innendurchmesserseite von 7 zweite Lagerscheibe von 2 26 Einformungen in 25

Innenseite von 6 27 Rastnasen an 22

Innenseite von 7 28 weitere Ausnehmungen in 20

Innenseite von 8 I Länge von 22

Innenseite von 9 b Breite von 3

Wälzkörper von 1 s Blechstärke von 7

Wälzkörper von 2 D _Z Außendurchmesser von 22

Lagerkäfig von 1 D _L Innendurchmesser von 7

Lagerkäfig von 2 D _T Innendurchmesser von 3