AT9290U1 - Getriebe mit koaxialer schmiermittelpumpe - Google Patents

Abstract

Ein Getriebe mit im Inneren des Getriebegehäuses (2) angeordneter Schmiermittelpumpe (20), welche in einem Pumpengehäuse (22) einen mit einer Getriebewelle (5) drehfest verbundenen Rotor (50) enthält, wobei das Pumpengehäuse drehfest mit dem Getriebegehäuse (2) verbunden und gegenüber einer zylindrischen Dichtfläche (9) des Gehäuses abgedichtet ist, und wobei die Schmiermittelpumpe in eine die Getriebewelle (5) umgebende Druckkammer (41) fördert, welche gegenüber der Getriebewelle abgedichtet ist. Um eine gute Abdichtung und Zentrierung des Pumpengehäuses zu erzielen, ist das Pumpengehäuse (22) mittels eines federnden Metallringes (30) mit rechteckigem Querschnitt gegenüber der zylindrischen Dichtfläche (9) des Getriebegehäuses (2) abgedichtet, wobei der Metallring (30) von einer äußeren Umfangsnut (28) des Pumpengehäuses (22) mit radialem Spiel (56) aufgenommen ist, sodass sich das Pumpengehäuse (22) in radialer Richtung einstellen kann.

Description

2 AT 009 290 U1

Die Erfindung betrifft Getriebe mit im Inneren des Gehäuses angeordneter Schmiermittelpumpe, welche in einem Pumpengehäuse einen mit einer Getriebewelle drehfest verbundenen Rotor enthält, wobei das Pumpengehäuse drehfest mit dem Getriebegehäuse verbunden und gegenüber einer zylindrischen Dichtfläche des Gehäuses abgedichtet ist, und wobei die Schmiermit-5 telpumpe aus einem Sumpf ansaugt und in eine die Getriebewelle umgebende Druckkammer fördert, welche gegenüber der Getriebewelle abgedichtet ist und von der das Schmiermittel in das Innere der Getriebewelle gelangt.

Bei den Getrieben handelt es sich um Getriebe in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Getrieben io mit erhöhtem Schmiermittelbedarf beziehungsweise großen abzuführenden Wärmemengen, etwa wenn sie eine Reibungskupplung enthalten. Das ist vor allem bei steuerbaren Verteilergetrieben für Allradfahrzeuge der Fall. Um einen möglichst direkten Antrieb der Schmiermittelpumpe zu schaffen, werden mit Vorteil Verdrängungspumpen eingesetzt, deren Rotor fest auf einer Getriebewelle, vorzugsweise der Getriebeausgangswelle sitzt. Meist sind es Innenzahn-15 radpumpen, Gerotorpumpen oder dergleichen.

Aus der US 5,697,861 ist ein solches Verteilergetriebe mit auf einer Ausgangswelle sitzendem Pumpenrotor bekannt. Das Pumpengehäuse ist dort mit dem Getriebegehäuse fest verschraubt. Nachteilig ist an dieser Konstruktion, dass ein genauer Einbau des Pumpengehäuses 20 wegen der langen Toleranzkette nicht möglich ist. Die Folge ist schlechte Abdichtung und hoher Verschleiss an der Abdichtung des Druckraumes wegen lastabhängiger Durchbiegung der Welle, auch bei Einsatz spezieller gesinterter Büchsen, dadurch Druckverlust im Druckraum und unzureichender Schmiermitteldruck in der Welle. Auch ist der Einbau der Pumpe wegen der Zugänglichkeit schwierig. 25

Um diesen Nachteilen abzuhelfen, wurde von der Schraubverbindung zwischen Pumpengehäuse und Gehäuse abgegangen, die drehfeste Verbindung durch mehrere radiale Arme hergestellt und das Pumpengehäuse mittels O-Ringen gegenüber der zylindrischen Dichtfläche des Gehäuses abgedichtet. Die O-Ringe geben aber dem Pumpengehäuse nicht genug radiale 30 Bewegungsfreiheit, um sich einzustellen, sie verzwängten es, aber genug Bewegungsfreiheit, um durch die geringste Erregung (zum Beispiel Exzentrizität) in eine taumelnde Bewegung versetzt zu werden. Diese erhöht den Verschleiss der die Abdichtung des Druckraumes bildenden gesinterten Büchse und erzeugt ein störendes Geräusch. Ausserdem wirken sich Verschiebungen zwischen dem Rotor und dem Pumpengehäuse nachteilig aus. So kann auch 35 diese Lösung nicht befriedigen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für die Abdichtung und Zentrierung des Pumpengehäuses eine Lösung zu finden, die diese Nachteile vermeidet. Erfindungsgemäß besteht sie darin, dass das Pumpengehäuse mittels eines von einer äusseren Umfangsnut des Pumpengehäuses mit 40 radialem Spiel aufgenommenen federnden Metallringes mit rechteckigem Querschnitt gegenüber der zylindrischen Dichtfläche des Gehäuses abgedichtet ist, sodass das Pumpengehäuse sich in radialer Richtung einstellen kann. Dadurch kann es Exzentrizitäten der Welle folgen, ohne zu taumeln. Der Metallring wirkt wie eine Labyrinthdichtung, die ihre Dichtwirkung auch bei radialem Versatz des Pumpengehäuses im Getriebegehäuse behält. Die dichtende Wirkung 45 verdankt sie der Federung des Ringes und der dichten Anlage des Ringes an den achsnorma-len Ebenen, die die Umfangsnut am Pumpengehäuse begrenzen. Dadurch kann auch kein Taumeln des Gehäuses auftreten und die Abdichtung des Druckraumes gegenüber der Getriebewelle ist so selbstzentrierend und sehr verschleissarm. 50 Der federnde Metallring kann ein geschlossener Ring sein, der mit entsprechender Passung in der zylindrischen Dichtfläche des Gehäuses sitzt oder in der Art eines Kolbenringes in Umfangsrichtung unterbrochen sein (Anspruch 2). Dann kann in Weiterbildung der Erfindung der federnde Metallring einen Haken bilden, der in eine Ausnehmung des Pumpengehäuses eingreift (Anspruch 3). So kann sich der federnde Ring nicht verdrehen. Seine Unterbrechung 55 bleibt dann oben, wo eine Abdichtung nicht nötig ist. 3 AT 009 290 U1

In einer bevorzugten Ausführungsform des Getriebes ist es eine Ringrippe des Gehäuses, die die zylindrische Dichtfläche des Gehäuses und einen Ölsammelraum bildet (Anspruch 4). Sie kann Unterbrechungen für einen Überlauf und/oder einen Ablauf bilden (Anspruch 5). So kann in dem getrennten Ölsammelraum (er sorgt für die verbesserte Schmierung eines abgelegen 5 Lagers der Getriebeausgangswelle) ein höherer Flüssigkeitsspiegel aufrecht erhalten werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar: 10 15 20

Fig. 1: Eine Explosionsansicht eines für den Einsatz der Erfindung geeigneten Verteilergetriebes,

Fig. 2: eine axonometrische Innenansicht zu Fig. 1,

Fig. 3: Detailansicht nach III in Fig. 1,

Fig. 4: Schnitt nach IV-IV in Fig. 3.

In Fig. 1 ist die vordere Hälfte eines Getriebegehäuses mit 1 und die hintere Hälfte mit 2 bezeichnet. Bei zusammengebautem Getriebe sind sie längs ihrer Fügeflächen 3, 3' in der üblichen Weise miteinander verbunden. Die hintere Gehäusehälfte 2 (ab hier siehe Fig. 2) ist insgesamt schalenförmig und hat einen nach hinten gerichteten Hals 4, der nicht dargestellte Lager für eine Getriebeausgangswelle 5 aufnimmt. Für die Schmierung dieser abgelegenen Lager ist Sorge zu tragen. Die hintere Gehäusehälfte 2 erstreckt sich von der Getriebeausgangswelle 5 abwärts oder wie im dargestellten Ausführungsbeispiel schräg seitlich-abwärts und hat dort weitere Lagersitze 6, 7 für weitere Wellen des Getriebes. 25 Konzentrisch mit der Getriebeausgangswelle 5 hat die Gehäusehälfte 2 eine Ringrippe 8, die eine zylindrische Dichtfläche 9 mit einer vorgelagerten konischen Anphasung 10 bildet. Die Ringrippe 8 weist an einer Stelle eine erste Unterbrechung 12 auf, die zwei Anschlagflächen 13 (nur eine ist sichtbar) für eine Verdrehsicherung frei gibt. Eine zweite Unterbrechung 14 der Ringrippe 8 bildet einen Überlauf 15 und eine dritte Unterbrechung 16 am geodätisch tiefsten 30 Punkt einen Ablauf engen Querschnittes. Die Ringrippe 8 ist durch einige ungefähr radial verlaufende Versteifungsrippen (z.B. 17) abgestützt.

Die Ringrippe 8 dient der Aufnahme einer Schmiermittelpumpe 20, die in Fig. 1 herausgezogen ist, im betriebsfertigen Zustand ist sie innerhalb der zylindrischen Dichtfläche 9 in erfindungs-35 gemäßer Weise abgestützt. Die Pumpe 20 ist konzentrisch mit der Getriebeausgangswelle 5 und ihr Rotor (siehe später) wird mittels einer Kuppelverzahnung 21 auf der Getriebeausgangswelle 5 angetrieben. In Fig. 1 sieht man nur das Ölpumpengehäuse 22, dessen äußerer Rand 23 mit der zylindrischen Dichtfläche 9 zusammenwirkt. Weiters ist noch ein Ölsumpf 24 an der tiefsten Stelle des Getriebegehäuses 1, 2 angedeutet. 40

In Fig. 3 ist das Ölpumpengehäuse 22 von der vorderen Gehäusehälfte 1 aus gesehen dargestellt. Das insgesamt mit 22 bezeichnete Ölpumpengehäuse hat einen Arm 26 für die Verdrehsicherung. Dieser Arm beziehungsweise Teile dessen greifen in die erste Unterbrechung 12 der Ringrippe 8 ein und berühren die Anlageflächen 13. Weiters ist ein Stutzen 27 zu erkennen, von 45 dem ein nicht dargestelltes Saugrohr hinunter in den Sumpf 24 des Getriebes führt. Am äußeren Rand 23 des Olpumpengehäuses 22 ist eine rundum verlaufende Ringnut 28 zur Aufnahme eines federnden Ringes 30 eingearbeitet. Der federnde Ring besteht vorzugsweise aus Federstahl kann aber auch aus einem beliebigen anderen Metall beziehungsweise einer Metalllegierung bestehen, soferne diese die nötige Elastizität und Federkraft aufweist. In Fig. 3a ist verso größert ein Ende des Federringes 30 zu sehen, welches einen Haken 31 bildet. Dieser Haken 31 greift in eine erste Ausnehmung 32 am äußeren Rand 23 des Ölpumpengehäuses 22 ein. Am geodätisch tiefsten Punkt des Gehäuses 22 ist eine zweite Ausnehmung 33 zu erkennen. Diese dient dem Ablauf von Schmiermittel, um beim Ölwechsel den gesamten Getriebeinhalt abfließen lassen zu können. 55

Claims (4)

1. 4 AT 009 290 U1 In Fig. 4 ist die Schmiermittelpumpe 20 in eingebauter Lage dargestellt. Sie bildet innerhalb der zylindrischen Dichtfläche 9 eine Wand, die einen Hilfsraum 37 von dem die Zahnräder oder dgl. enthaltenden Hauptraum des Getriebes trennt. In diesem Raum 37 wird ein höherer Ölspiegel 38 zur Schmierung der nicht dargestellten Lager gehalten. Das Gehäuse 22 der Ölpumpe 20 ist 5 das Gehäuse einer Verdrängungspumpe, welche eine Zahnradpumpe, eine Gerotorpumpe, eine Flügelpumpe oder dergleichen sein können. Das Gehäuse bildet eine mit dem Stutzen 27 (siehe Fig. 3) verbundene Saugkammer 40, eine Druckkammer 41 und, über einen Kanal mit ihr verbunden, einen Ringraum 42. In diesem Ringraum herrscht der von der Pumpe erzeugte Druck, weshalb das Gehäuse an einem die Welle 5 umschließenden Kragen 43 einen Dicht-io spalt 44 bildet. Es ist dieser Dichtspalt 44, der bei Ölpumpen der Anordnung nach dem Stand der Technik hohem Verschleiß ausgesetzt war. Von dem Ringraum 42 gelangt das unter Druck gesetzte Schmiermittel durch eine Querbohrung 46 in eine Längsbohrung 47 der Welle 5, auf der zum Beispiel eine intensiv zu kühlende Rei-15 bungskupplung sitzt. Auf der Kuppelverzahnung 21 der Welle 5 sitzt fest ein Rotor 50. Er wirkt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem drehbaren Zahnring 51 in der Art einer Gerotorpumpe zusammen und fördert so in der bekannten Weise von der Saugkammer 40 zur Druckkammer 41. Schließlich ist das Gehäuse der Ölpumpe 22 noch auf der anderen Seite des Rotors 50 mit einem Deckel 52 verschlossen. 20 Fig. 4a zeigt im Detail die erfindungsgemäße Abdichtung zwischen dem Ölpumpengehäuse 22 und der Ringrippe 8. Der äußere Rand 23 des Ölpumpengehäuses 22 hat eine rundum verlaufende Ringnut 28 mit parallelen Dichtflächen 55 in einer achsnormalen Ebene. In der Ringnut 28 sitzt ein Federring 30 mit radialem Spiel 56, aber möglichst wenig axialem Spiel. Er ist hier 25 ein in der Art eines Kolbenringes unterbrochener Ring, der sich somit durch seine Federkraft radial ausdehnen kann. Dadurch liegt er dichtend an der zylindrischen Dichtfläche 9 an, gibt dem Gehäuse 22 der Ölpumpe 20 jedoch Bewegungsfreiheit in radialer Richtung. Zur Erleichterung der Montage hat die Ringrippe 8 noch nach außen an die zylindrische Dichtfläche 9 anschließend eine konische Anphasung, die beim Einbau der Ölpumpe den mit leicht gerundeten 30 Kanten 57 ausgebildeten Ring in die Ringnut 28 gegen dessen eigene Federkraft drängt. Dank dieser Gestaltung der Abdichtung zwischen Pumpengehäuse 22 und Ringrippe 8 hat ersteres in radialer Richtung Bewegungsfreiheit, sodass sich das Ölpumpengehäuse 22 an dem Dichtspalt 44 zentrieren kann, sodass dort praktisch keine Abnützung mehr auftritt und daher 35 auch keine besonders widerstandsfähige Sinterbüchse oder dergleichen benötigt wird. Da der Federring 30 mit erheblicher Federkraft an der zylindrischen Passfläche 9 anliegt, und mangels erhöhter Reibung an dem Kragen 43, tritt kein Taumeln des Ölpumpengehäuses 22 mit all seinen schädlichen Folgen mehr auf. Der federnde Ring 30 erfüllt aber auch seine Dichtfunktion in hervorragender Weise, weil er als Labyrinthdichtung wirkt. Die Unterbrechung des federnden 40 Ringes stört nicht, wenn sie über dem Ölspiegel 38 im Hilfsraum 37 liegt. Ansprüche: 1. Getriebe mit im Inneren des Getriebegehäuses (2) angeordneter Schmiermittelpumpe (20), welche in einem Pumpengehäuse (22) einen mit einer Getriebewelle (5) drehfest verbundenen Rotor (50) enthält, wobei das Pumpengehäuse drehfest mit dem Getriebegehäuse (2) verbunden und gegenüber einer zylindrischen Dichtfläche (9) des Gehäuses abgedichtet ist, und wobei die Schmiermittelpumpe aus einem Sumpf (24) ansaugt und in eine die so Getriebewelle (5) umgebende Druckkammer (41) fördert, welche gegenüber der Getriebe welle abgedichtet ist und von der das Schmiermittel in das Innere der Getriebewelle gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (22) mittels eines von einer äusseren Umfangsnut (28) des Pumpengehäuses (22) mit radialem Spiel (56) aufgenommenen federnden Metallringes (30) mit rechteckigem Querschnitt gegenüber der zylindri-55 sehen Dichtfläche (9) des Getriebegehäuses (2) abgedichtet ist, sodass sich das Pumpen- 5 AT 009 290 U1 gehäuse (22) in radialer Richtung einstellen kann.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der federnde Metallring (30) in der Art eines Kolbenringes in Umfangsrichtung unterbrochen ist. 5
3. 3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der federnde Metallring (30) an einem Ende einen Haken (31) bildet, der in eine Ausnehmung (32) des Pumpengehäuses (22) eingreift. io 4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Dichtfläche (9) des Getriebegehäuses (2) von einer Ringrippe (8) des Getriebegehäuses (2) gebildet wird, die einen Ölsammelraum (37) bildet.
4. 5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringrippe (8) Unterbrechun- 15 gen (14, 16) für einen Überlauf (15) und/oder einen Ablauf (16) bilden. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 20 25 30 35 40 45 50 55