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Die
Erfindung betrifft ein Zahnradgetriebe nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Aus
der Offenlegungsschriftschrift
DE 3743671 A1 ist ein Zahnradgetriebe bekannt,
das eine Ölsammelvorrichtung
für Spritzöl aufweist.
Die Ölsammelvorrichtung
fängt Spritzöl auf, das
infolge der Rotation von in einen Ölsumpf eintauchenden Zahnrädern auftritt.
Die Ölsammelvorrichtung
stellt das Öl
Getriebekomponenten zu, die aufgrund ihrer Anordnung außerhalb
des Ölsumpfes
keine gezielte Schmiermittelzufuhr aufweisen. Die Befüllung der Ölsammelvorrichtung
erfordert eine Mindestdrehzahl, da unterhalb dieser Drehzahl die
Fliehkräfte
so gering sind, dass das Öl
von den in den Sumpf eintauchenden Zahnrädern abtropft ohne die Ölsammelvorrichtung
zu erreichen. Insbesondere wenn die Ölsammelvorrichtung aufgrund
eines längeren
Stillstandes des Zahnradgetriebes leergelaufen ist, ist eine zuverlässige Schmierung
der außerhalb
des Ölsumpfes
angeordneten Bauteile nicht gewährleistet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es demgegenüber, ein
Zahnradgetriebe zur Verfügung
zu stellen, das auch bei geringen Drehzahlen eine gesicherte Schmierung
aller Bauteile gewährt.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Zahnradgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Zahnradgetriebe zeichnet
sich durch ein Ölleitelement
aus, das einem ersten Zahnrad stirnseitig zugeordnet ist und das
sich über
den Zahneingriffsbereich mit einem zweiten Zahnrad erstreckt. Der
Zahneingriffsbereich ist der Bereich, in dem sich die zwei Zahnräder berühren. Das Ölleitelement
ist als Zusatzteil ausgeführt
und aus Blech oder alternativ auch aus einem Kunststoff herstellbar.
Das Ölleitelement
kann als ringförmiges oder
scheibenförmiges
Element ausgeführt
sein. Zur Anpassung an die Oeleigenschaften und/oder Betriebsbedingungen
kann das Oelleitelement eine besondere Oberflaeche wie beispielsweise
eine PTFE-Beschichtung und/oder eine besondere Ausgestaltung des
Aussendurchmessers aufweisen. Um die Rotation des zweiten Zahnrades
nicht zu behindern, ist das Öl-leitelement zur Stirnfläche des
zweiten, mit dem ersten Zahnrad in Eingriff stehenden Zahnrads,
beabstandet angeordnet. Der Außendurchmesser
des Ölleitelementes
ist so zu wählen, dass
im Zahneingriffsbereich mindestens der Zahnkopfdurchmesser des ersten
Zahnrades oder der Zahnfussdurchmesser des zweiten Zahnrades überdeckt
ist. Damit ist sichergestellt, dass das an der Zahneingriffsstelle
ausgepresste Öl
auf das Ölleitelement
trifft, welches durch die Wirkung der Fliehkreafte das Oel radial
in Drehrichtung ableitet. Sowohl das erste Zahnrad als auch das Ölleitelement
fördern
das Öl
in Richtung Ölsammelvorrichtung.
In vorteilhafter Weise ist vermieden, dass das im Zahneingriff des ersten
und zweiten Zahnrades ausgepresste Öl nicht vollständig in
den Sumpf zurücktropft,
sondern weiter Richtung Ölsammelvorrichtung
gefördert
wird.
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In
Ausgestaltung der Erfindung weist das erste und das zweite Zahnrad
eine Schrägverzahnung
auf. Die Schrägverzahnung
hat den Vorteil, dass Öl ähnlich wie
bei Pumpenrädern
in axialer Richtung zur Drehachse der Zahnräder gefördert wird. Die Förderrichtung
hängt von
der Verzahnungsrichtung ab. Diese ist so gewählt, dass die Zahnräder das Öl in Richtung Ölleitelement
fördern.
Die in den Zahnlücken
befindlichen Öltropfen
werden durch Impulse der schrägen
Zähne in
Richtung Ölleitelement gefördert, gleichfalls
wird auch das im Zahneingriff ausgepresste Öl in Richtung Ölleitelement
gefördert. In
vorteilhafter Weise spritzt Öl,
das von dem zweiten Zahnrad in den Zahnlücken aus dem Ölsumpf geförderte wird,
bevorzugt auf das Ölleitelement.
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In
Ausgestaltung der Erfindung sind beiden Stirnseiten des ersten Zahnrades Ölleitelemente
zugeordnet. Insbesondere geradverzahnte Räder pressen Öl im Zahneingriff
in Drehachsrichtung beidseitig aus. Um möglichst viel Öl in die Ölsammelvorrichtung zu
fördern,
sind dem ersten Zahnrad beidseitig Ölleitelemente zugeordnet.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Öffnung der Ölsammelvorrichtung radial zu
dem ersten Zahnrad und dem Öl-leitelement angeordnet. Die Ölsammelvorrichtung
soll möglichst
viel Öl
auffangen. Die Öffnung
der Ölsammelvorrichtung
ist oberhalb des Ölsumpfes
radial zu dem ersten Zahnrad angeordnet. Das von dem ersten Zahnrad
und dem Ölleitelement
tangential abspritzende Öl
trifft damit in die Öffnung.
Gleichermaßen
fließt
an der Gehäuseinnenwand
abfließendes
Spritzöl über die Öffnung in
die Ölsammelvorrichtung.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Ölleitelement formschlüssig mit
dem ersten Zahnrad verbunden. In vorteilhafter Weise ist das Ölleitelement
mittels Federwirkung des Innendurchmessers in einer Ringnut des
ersten Zahnrades eingerastet oder durch einen Umformvorgang wie
beispielsweise Einrollen mit dem ersten Zahnrad verbunden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung stellt die Ölsammelvorrichtung Schmieröl für oberhalb
des Ölsumpfes
angeordnete Lager und Verzahnungen bereit. Die Ölsammelvorrichtung ist gegenüber den zu
schmierenden Bauteilen höher
angeordnet, so dass das Öl
unter Schwerkrafteinfluss diesen Bauteilen zufließen kann. Über die Ölsammelvorrichtung sind
in vorteilhafter Weise außerhalb
des Ölsumpfes liegende
Bauteile wie Rollen- und Gleitlager, Verzahnungen zuverlässig mit Öl zu versorgen.
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Weitere
Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung
sowie den Zeichnungen. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine
schematische Anordnung eines Antriebsstrangs mit zwei angetriebenen
Achsen,
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2 eine
Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes aus 1,
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3 ein
Schnitt durch eine Zahnradpaarung aus dem Getriebe aus 2.
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Gleiche
Bauteile in den 1–3 sind im folgenden
mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist
eine Anordnung eines Antriebsstranges mit zwei angetriebenen Achsen 2, 3 dargestellt.
Der Antriebsstrang weist ein Verteilergetriebe 1 und ein
an einer ersten und zweiten Achse 2, 3 angeordnetes
Achsausgleichsgetriebe 4 auf.
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Die
Achsausgleichsgetriebe 4 weisen jeweils ein von einem Antriebskegelrad 10 angetriebenes Tellerrad 5,
vier auf Ausgleichsachsen 6' gelagerte Ausgleichsräder 7' und zwei mit
den Fahrzeugrädern 9 verbundene
Achswellenräder 8' auf. Aufgabe
der Ausgleichsgetriebe 4 ist das Drehmoment auf die Fahrzeugräder 9 zu übertragen
und deren Drehzahlunterschied bei Kurvenfahrt auszugleichen.
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Das
Verteilergetriebe 1 weist eine Stirnradstufe 14 und
ein Zwischenachsdifferential 23 auf. Das Zwischenachsdifferential 23 weist
einen Differentialausgleichsstern 6, Differentialausgleichsräder 7 und Differentialwellenräder 8 auf.
Eine Eingangswelle 11 steht mit dem Differentialausgleichsstern 6 in Verbindung.
Auf dem Differentialausgleichsstern 6 gelagerte Differentialausgleichsräder 7 übertragen
das Drehmoment auf Differentialwellenräder 8. Eines der Differentialwellenräder 8 steht
mit dem Antriebskegelrad 10 des Achsausgleichsgetriebes 4 der
zweiten Achse 3 in Verbindung, das andere Differentialwellenrad 8 ist
mit einem ersten Zahnrad 12 einer Stirnradstufe 14 gekoppelt.
Das erst Zahnrad 12 ist auf der Eingangswelle 11 drehbar
gelagert. Das erste Zahnrad 12 treibt ein zweites Zahnrad 13 an,
das wiederum mit dem Antriebskegelrad 10 des Achsausgleichsgetriebes 4 der
ersten Achse 2 gekoppelt ist. Aufgabe des Verteilergetriebes 1 ist
es, die vom Motor an die Welle 11 abgegebene Leistung zu
den angetriebenen Achsen 2, 3 zu leiten und an
den Achsen 2, 3 auftretende Drehzahlunterschiede
und damit eine Verspannung des Antriebsstranges zu vermeiden.
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2 zeigt
einen Schnitt durch den Stirnradsatz 14 eines Verteilergetriebes 1 aus 1.
Vorzugsweise sind die Stirnradstufe 14 und das Zwischenachsdifferential 23 in
einem gemeinsamen Gehäuse 16 angeordnet.
Das Verteilgetriebe weist dann eine Eingangswelle 11 und
zwei, mit den Achsausgleichsgetrieben 4 zu verbindende
Ausgangswellen auf. In einer weitergebildeten Ausführungsform
kann zusätzlich
das Achsausgleichsgetriebe 4 der ersten Achse 2 in
dem Gehäuse 16 integriert
sein, so dass das Verteilergetriebe 1 eine Eingangswelle 11,
zwei mit den Rädern
der ersten Achse 2 verbundene Seitenwellen 17 und
eine mit dem Ausgleichgetriebe 4 der zweiten Achse 3 zu
verbindende Ausgangswelle aufweist. Das Gehäuse 16 ist mit Getriebeöl gefüllt. Der Ölspiegel 15 ist
so eingestellt, dass das zweite Zahnrad 13 in das Öl eintaucht.
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An
dem ersten Zahnrad 12 ist stirnseitig ein Ölleitelement 18 angeordnet.
Das Ölleitelement 18 ist
in einer Blechkonstruktion oder in Kunststoff ausgeführt und
an dem ersten Zahnrad 12 beispielsweise über Punktschweißungen 19 angeheftet.
Alternativ kann das Ölleitelement 18 auch
an dem ersten Zahnrad 12 angeschraubt oder angenietet sein,
gleichermaßen
kann das Blech auch in eine in dem ersten Zahnrad 12 angeordneten
Nut eingeschnappt oder eingerollt sein.
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Das Ölleitelement 18 ist
als geschlossener Ring ausgeführt,
die Darstellung in 2 zeigt nur ein Teilsegment
des Ringes.
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Die
Oberflaeche kann zur Verbesserung der Wirkung strukturiert oder
beschichtet sein. Die Kante des Aussendurchmesser kann von einer
reinen Kreisform abweichen, um die Wirkung des Oelleitelement zu
modifizieren.
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Die
Zahnräder 12, 13 sind
schräg
verzahnt. Aufgrund der Schrägverzahnung
wird dabei ähnlich wie
bei Pumpenräder
das Öl
axial zur Drehachse der Zahnräder
gefördert.
Das Öl
wird aufgrund des Schrägungswinkel
auf eine Stirnseite des Zahnrades gefördert, insbesondere im Zahneingriff
wird das Öl auf
eine Stirnseite der Zahnräder 12, 13 ausgepresst, auf
dieser Seite ist das Öl-leitelement 18 angeordnet, siehe 3.
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In
dem in 2 dargestellten Gehäuse 16 ist eine Ölsammelvorrichtung 20,
die als Rinne ausgebildet ist, vorgesehen. In der Rinne 20 sammelt
sich Öl,
das von den Zahnrädern 12, 13 tangential
abspritzt. Teilweise spritzt das Öl direkt in die Rinne 20, teilweise
läuft das Öl über die
Innenwand des Gehäuses 16 in
die Rinne. Die Eingangswelle 11 ist in dem Gehäuse 16 angeordneten,
nicht gezeigten Lagern gelagert.
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Die
Rinne 20 fördert
das gesammelte Öl
zu der Lagerung der Eingangswelle 11 sowie zu den Bauteilen 6, 7, 8 des
Zwischenachsdifferentials 23. Die Rinne 20 ist
derart gestaltet, dass das Öl
aufgrund der Schwerkraft zu den zu versorgenden Bauteilen 6, 7, 8 fließt. Nach
Möglichkeit
sind über
die Rinne 20 alle Bauteile mit Öl zu versorgen, die außerhalb
des Ölsumpfes
angeordnet sind und vom Spritzöl
nur unzureichend erreicht werden.
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Das
erfindungsgemäße Zahnradgetriebe weist
das Ölleitelement 18 auf,
das auch eine Befüllung
der Rinne 20 bei niederen Drehzahlen der Stirnradstufe 14 ermöglicht,
die beispielsweise bei Langsamfahrt in einem Kriechgang auftreten.
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Wie
in 2 gezeigt, sammelt sich in den Zahnlücken des
zweiten Zahnrades 13 ein Ölvorrat 21, der in
Richtung des ersten Zahnrades 12 gefördert wird. An der Eingriffsstelle
mit dem ersten Zahnrad 12 wird der Ölvorrat 21 aufgrund
der Schrägverzahnung
bevorzugt in Richtung Ölleitelement 18 ausgepresst,
siehe 3. Das Öl
trifft auf das Ölleitelement 18.
Teilweise wird das Öl
in die Zahnlücken
des ersten Zahnrades 12 zurückreflektiert und teilweise haftet
das Öl
an dem Ölleitelement 18 an.
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Das
in die Zahnlücken
des ersten Zahnrades 12 zurückreflektierte Öl und das
an dem Ölleitelement 18 anhaftende Öl wird Richtung
Rinne 20 gefördert.
Aufgrund der Fliehkraft tangential abströmendes Öl spritzt direkt in die Rinne 20.
Neben dem Öl das
direkt in die Rinne 20 spritzt sammelt sich dort auch das
an der Innenwand des Gehäuses 16 ablaufende Öl.
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Die
Zulauföffnung 22 der
Rinne 20 ist radial zu dem Zahnrades 12 angeordnet
und erstreckt sich mindestens über
die Gesamtbreite b des Zahnrades mit dem Ölleitelement 18, siehe 3.
Die Zulauföffnung 22 der
Rinne 20 ist möglichst
nahe an dem ersten Zahnrad 12 bzw. an dem Ölleitelement 18 anzuordnen.
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Dies
ermöglicht,
dass auch die Öltropfen,
die aufgrund der geringen Drehzahl eine geringe kinetische Energie
aufweisen, den Abstand vom ersten Zahnrad 12 bzw. von dem Ölleitelement 18 bis
zur Öffnung überwinden.
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In
einer nicht dargestellten, modifizierten Ausführungsform weist die Stirnradstufe 14 eine
Geradverzahnung auf. Da das Öl
im Zahneingriff beidseitig ausgepresst wird, sind auf beiden Stirnseiten des
Zahnrades 12 Ölleitelemente 18 angeordnet.
Damit fließt
das stirnseitig beidseitig abströmende Öl nicht
in den Sumpf zurück,
sondern ist zumindest teilweise in die Rinne förderbar und ist damit zur Schmierung
von Bauteilen nutzbar.
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Das
erfindungsgemäße Zahnradgetriebe
sichert auch bei niedrigen Drehzahlen eine zuverlässige Schmierung
von nicht im Ölsumpf
angeordneten Bauteilen wie beispielsweise Lagern oder Verzahnungen.
Die Anwendung des Ölleitelementes 18 ist selbstverständlich nicht
auf Verteilergetriebe 1 begrenzt. Die Anordnung des Ölleitelementes 18 an
einem Zahnrad, das außerhalb
des Ölsumpfes
angeordnet ist, ist in jeder Art von Zahnradgetriebe wie beispielsweise
Schaltgetriebe, Industriegetriebe etc. nutzbar.
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- 1
- Verteilergetriebe
- 2
- Erste
Achse
- 3
- Zweite
Achse
- 4
- Achsausgleichsgetriebe
- 5
- Tellerräder
- 6
- Differentialausgleichsstern
- 6'
- Ausgleichsachsen
- 7
- Differentialausgleichsräder
- 7'
- Ausgleichsräder
- 8
- Differentialwellenrad
- 8'
- Achswellenräder
- 9
- Fahrzeugräder
- 10
- Antriebskegelräder
- 11
- Eingangswelle
- 12
- Erstes
Zahnrad
- 13
- Zweites
Zahnrad
- 14
- Stirnradstufe
- 15
- Ölspiegel
- 16
- Gehäuse
- 17
- Seitenwelle
- 18
- Ölleitelement
- 19
- Punktschweißung
- 20
- Ölsammelvorrichtung
- 21
- Ölvorrat
in Zahnlücke
- 22
- Zulauföffnung
- 23
- Zwischenachsdifferential