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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Schienenfahrzeug mit zumindest einer Getriebestufe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Es sind Getriebeanordnungen für Schienenfahrzeuge mit einer Umlaufschmierung bekannt, bei der das Schmiermittel bzw. das Öl mit der Verzahnung eines Zahnrades der Getriebestufe aus einem Schmiermittelsumpf in den oberen Bereich des Getriebegehäuses in einen so genannten Hochsumpf gefördert wird. Aus dem Hochsumpf fließt das Öl durch die Schwerkraft über entsprechende Kanäle zu den Wälzlagern.
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Beispielsweise aus der Druckschrift
DE 203 12 235 U1 ist ein Getriebe, insbesondere ein Radsatzgetriebe für den Einsatz in Schienenfahrzeugen bekannt. Das bekannte Getriebe umfasst als Drehmomentwandlungseinrichtung eine Stirnradstufe in einem Getriebegehäuse, wobei die Stirnradstufe als Ausgang der Drehmomentswandlungseinrichtung ein mit einer Achse gekoppeltes Stirnrad aufweist. Das Stirnrad ist einer im Gehäuseunterteil vorgesehenen Ölwanne zugeordnet. Während des Betriebes bei Rotation des Stirnrades erfolgt eine Schmierung über die Verzahnung des Stirnrades, indem die Verzahnung wenigstens teilweise in die Ölwanne eintaucht. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei dem bekannten Getriebe durch den Zahneingriff zwischen den beiden Stirnrädern der Stirnradstufe Schmiermittel bzw. Öl ausgepresst wird und somit für eine gezielte Schmiermittelversorgung nicht zur Verfügung steht, so dass die Schmierung der Wälzlager nach dem Zufallsprinzip erfolgt, wenn nicht eine zusätzliche Schmiermittelpumpe vorgesehen wird, die insbesondere bei Anwendungen mit einem höheren Schmiermittelbedarf zum Einsatz kommt. Eine zusätzliche Schmiermittelpumpe ist jedoch wartungs- und kostenintensiv und stellt ein erhöhtes Ausfallrisiko dar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Getriebeanordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei der unabhängig von den Anwendungen eine ausreichende Schmiermittelversorgung ohne die Verwendung einer zusätzlichen Schmiermittelpumpe sichergestellt ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
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Demnach wird eine Getriebeanordnung beispielsweise bei einem Schienenfahrzeug mit zumindest einer Getriebestufe vorgeschlagen, die zumindest ein erstes Zahnrad als Antriebsrad und zumindest ein zweites Zahnrad als Abtriebsrad in einem Getriebegehäuse umfasst. Zumindest eines der miteinander in Eingriff stehenden Zahnräder der Getriebestufe kann zur Schmiermittelförderung über die Verzahnung zumindest einem Schmiermittelzufluss als Saugseite und zumindest einem Schmiermittelablauf als Druckseite einer Schmiermittelversorgung zugeordnet werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei zumindest einem der Zahnräder zumindest abschnittsweise eine gehäusefeste Ummantelung entlang der Verzahnung, zumindest teilweise am axialen und/oder radialen äußeren Umfangsbereich des Zahnrades vorgesehen ist. Somit kann die Schmiermittelförderung in Umfangsrichtung von dem Schmiermittelzufluss zum Schmiermittelabfluss erheblich erhöht werden.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Zahnrad-Ummantelung entlang des äußeren Umfanges des Zahnrades kann quasi zwischen dem Getriebegehäuse und dem Außenumfang des Zahnrades im Bereich der Verzahnung eine gezielte Schmiermittelführung realisiert werden. Dabei wird z. B. auch das durch den Zahneingriff ausgepresste Schmiermittel bzw. Öl aufgrund der Drehung des Zahnrades und der daraus resultierenden Pumpenwirkung im Spalt zwischen dem Zahnrad und der Ummantelung weiter nach oben zum Schmiermittelabfluss bzw. zur Druckseite gefördert wird, um das Schmiermittel gezielt dem Schmiermittelkreislauf zuzuführen. Unabhängig von der Drehrichtung kann bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung die Schmiermittelfördermenge derart erhöht werden, dass auch bei Anwendungen mit einem hohen Schmiermittelbedarf ein ausreichender Öltransport bzw. eine ausreichende Schmiermittelversorgung sichergestellt ist.
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Eine erste bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass sich die Ummantelung zumindest von einem im unteren Bereich der Getriebestufe angeordneten Schmiermittelsumpf mit dem Schmiermittelzufluss bis über einen Zahneingriffsbereich zwischen den beiden Zahnrädern hinaus erstreckt. Im Bereich des Zahneingriffes ist die Ummantelung lediglich derart ausgespart, dass die beiden Zahnräder ineinander greifen können. Bei dieser einfachen und kostengünstigeren Ausführungsform der Erfindung wird das Schmiermittel vom Schmiermittelsumpf im unteren Bereich des Getriebes, der die Saugseite darstellt, bis oberhalb des Zahneingriffsbereichs gefördert. Die Druckseite bzw. der Schmiermittelabfluss befinden sich in dieser Ausführung also beispielsweise direkt oberhalb des Zahneingriffes, wo das Schmiermittel aus dem Spalt zwischen Zahnrad und Ummantelung ausströmt und weiter zu den Schmierstellen geleitet wird. Die Führung des Schmiermittels vom Schmiermittelabfluss zu einzelnen Schmierstellen kann beispielsweise durch Schmiermittelkanäle, Leitbleche oder durch an der Getriebegehäuseinnenwand angebrachte Konturen erfolgen.
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Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Ummantelung bei dem bezogen auf den Durchmesser größeren, zweiten Zahnrad vorgesehen sein. Es ist aber auch denkbar, dass das andere bzw. beide Zahnräder mit einer vollständigen oder auch nur bereichsweise ausgeführten Ummantelung versehen werden.
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Es ist möglich, dass als Ummantelung eine an der Saugseite bereits vorgesehene Ölwanne bzw. Schmiermittelwanne im Bereich des Schmiermittelsumpfes in dem Getriebegehäuse in Richtung des Schmiermittelabflusses verlängert bzw. erweitert wird. Die Ölwanne kann in dem Getriebegehäuse in Form einer separat gefertigten Ummantelung befestigt sein. Alternativ dazu kann die Ummantelung bzw. die Ölwanne aber auch einteilig mit dem Getriebegehäuse ausgebildet sein. Dabei ist ein zweiteiliges Getriebegehäuse vorteilhaft, das aus zwei Gehäusehälften zusammengesetzt ist, wobei die beiden Gehäusehälften im wesentlichen vertikal getrennt sind, sodass eine Trennfuge zwischen den beiden Gehäusehälften im wesentlichen in einer vertikalen Ebene liegt, die senkrecht zur Drehachse des größeren Zahnrades angeordnet ist. Die Ummantelung setzt sich dabei aus Teilen von beiden Gehäusehälften des Getriebegehäuses zusammen und wird durch den Zusammenbau der beiden Gehäusehälften zusammengefügt. Derartige Gehäusehälften mit integrierter Ummantelung werden vorteilhaft als Gussteile gefertigt. Dadurch wird eine verhältnismäßig einfache und kostengünstige Herstellung und Montage der Gehäusehälften mit integrierter Ummantelung möglich.
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Gemäß einer bevorzugten, kostengünstigen Ausführung weisen die Verzahnungen des ersten und des zweiten Zahnrades gleiche Zahnbreiten auf, sodass vorteilhaft auch derartige bereits bestehende Getriebeanordnungen mit der erfindungsgemäßen Ummantelung versehen werden können, ohne dass weitere Veränderungen notwendig sind. Damit kann mit verhältnismäßig geringem Aufwand die Schmiermittelförderung bei bestehenden Getriebeanordnungen verbessert werden.
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Eine weitere bevorzugte Maßnahme zum Erhöhen der Schmiermittelförderung aus dem. Schmiermittelsumpf zum Schmiermittelabfluss kann dadurch realisiert werden, dass das ummantelte Zahnrad der Getriebestufe axial breiter ausgeführt ist als das andere Zahnrad. Beispielsweise kann dies konstruktiv dadurch erreicht werden, dass die Verzahnung breiter ausgeführt wird. Es ist auch denkbar, dass das Zahnrad am Umfangsbereich axial breiter ausgeführt wird, ohne jedoch die Verzahnung zu verbreitern. Unabhängig von der jeweiligen Ausführung kann dadurch die Schmiermittelförderung zwischen dem Außenumfang des Zahnrades und der gehäuseseitigen Ummantelung in Umfangsrichtung erhöht werden.
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Noch eine weitere mögliche Maßnahme zum Erhöhen der Schmiermittelfördermenge aus dem Schmiermittelsumpf über den Zahneingriffsbereich hinaus zum Schmiermittelabfluss ergibt sich aus einer besonders ausgeformten Innenwand der Ummantelung. Insbesondere im Bereich des Zahneingriffsbereichs sind dazu an der Innenwand der Ummantelung Ausnehmungen vorgesehen, in denen Platz für das mitgeführte und aus den Zahnlücken der Verzahnung ausgepresste Schmiermittel geschaffen wird. Diese Ausnehmungen können beispielsweise Nuten sein, die auf der radialen und/oder axialen Fläche der Innenwand der Ummantelung angeordnet sind und sich in Richtung des rotierenden Zahnrades erstrecken, sodass Schmiermittel in diesen Nuten durch das rotierende Zahnrad mitgenommen wird.
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Eine weitere Steigerung der Schmiermittelförderung kann dadurch vorgesehen werden, dass vorzugsweise neben der Verzahnung zum Beispiel zusätzliche Schmiermittelförderelemente vorzugsweise am radialen Umfangsbereich eines der Zahnräder vorgesehen wird. Dadurch kann mit den zum Beispiel schaufelförmig ausgebildeten Schmiermittelförderelementen mehr Schmiermittel aus dem Schmiermittelsumpf in den Schmiermittelkreislauf gefördert werden.
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Um auch die thermische Belastung des Schmiermittels und der Getriebebauteile zu verringern, können vorzugsweise im Bereich des Schmiermittelkreislaufes ein Wärmetauscher und/oder Kühlrippen zur Schmiermittelkühlung vorgesehen werden.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung für ein Schienenfahrzeug;
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2 eine geschnittene Teilansicht entlang einer Schnittlinie A-A einer möglichen Ausführungsvariante einer Getriebeanordnung mit einer Ummantelung des Zahnrades gemäß 1;
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3 eine geschnittene Teilansicht entlang einer Schnittlinie B-B gemäß 2; und
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4 einen Teilschnitt entlang der Schnittlinie C-C gemäß 3.
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In den Figuren ist eine mögliche Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung für ein nicht weiter dargestelltes Schienenfahrzeug beispielhaft gezeigt.
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Gemäß 1 ist eine schematische Ansicht gezeigt, aus der ersichtlich ist, dass die Getriebeanordnung eine Getriebestufe 1 in einem Getriebegehäuse 2 umfasst, die über ein erstes, kleineres als Stirnrad bzw. Antriebsrad ausgebildetes Zahnrad 3 mit einem nicht weiter dargestellten Antriebsmotor und über ein zweites, größeres als Stirnrad bzw. Abtriebsrad ausgebildetes Zahnrad 4 mit einer Radsatzwelle 5 zum Antrieb eines Rades des Schienenfahrzeuges gekoppelt ist. Das erste Zahnrad 3 und das zweite Zahnrad 4 stehen über einen Zahneingriffsbereich 6 mit ihren Verzahnungen in Eingriff, wobei der Durchmesser des zweiten Zahnrades 4 deutlich größer als der Durchmesser des ersten Zahnrades 3 ist. Dadurch wird der Umfangsbereich des zweiten Zahnrades 4 mit seiner Verzahnung zumindest abschnittsweise während der Drehung durch Schmiermittel bzw. Öl einer im unteren Bodenbereich des Getriebegehäuses 2 vorgesehenen Ölwanne 7 als Schmiermittelzulauf 10 geführt. Der Schmiermittelzulauf 10 befindet sich im unteren Bodenbereich des Getriebegehäuses 2 in einem Schmiermittelsumpf, sodass Schmiermittel aus dem Schmiermittelkreislauf kontinuierlich in den Bereich des Schmiermittelzulaufs 10 zurückläuft bzw. dem Schmiermittelzulauf 10 zugeführt wird.
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In 1 sind mit dem Pfeil 8 die Drehrichtung „kurz” und mit dem Pfeil 9 die Drehrichtung „lang” des Zahnrades 4 gekennzeichnet. Die Drehrichtung „kurz” bedeutet, dass die Verzahnung des Zahnrades 4 nach dem Verlassen der Ölwanne 7 des Schmiermittelzulaufes 10 den Zahneingriffsbereich 6 durchläuft, bevor die Verzahnung den zum Beispiel in 2 dargestellten Schmiermittelablauf 11 erreicht.
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Die 2 und die 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich die Ummantelung 12 über den gesamten Umfang des Zahnrades 4 erstreckt, sodass die Druckseite mit dem Schmiermittelablauf 11 gegenüber dem Schmiermittelzulauf um etwa 180 Grad versetzt am Umfang des Zahnrades 4 angeordnet ist. Der Schmiermittelablauf 11 bzw. die Druckseite ist mit einem Schmiermittelkanal 13 verbunden, der das Schmiermittel zu den mit Schmiermittel zu versorgenden Bauteilen, wie zum Beispiel den Wälzlagern 15 führt. Vorzugsweise kann an die Druckseite ein beidseitig geführter Schmiermittelkanal 13 vorgesehen sein.
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Um die thermische Belastung des Schmiermittels und der Getriebebauteile zu verringern, kann jeder Schmiermittelkanal 13 einen Wärmetauscher 14 und/oder Kühlrippen umfassen, mit deren Hilfe das Schmiermittel entsprechend abgekühlt wird. Dazu sind bei dieser Ausführungsform ein Wärmetauscher 14 und nicht dargestellte Kühlrippen am äußeren Umfang des Getriebegehäuses 2 vorgesehen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest bei einem der Zahnräder 3, 4 zumindest abschnittsweise eine gehäusefeste Ummantelung 12 im Bereich der Verzahnung zur Schmiermittelführung in Umfangsrichtung vorgesehen ist. Bei der in in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsvariante ist die Ummantelung 12 quasi an die Ölwanne 7 angeformt bzw. daran befestigt und bildet eine an den Umfang des Zahnrades 3 angepasste Form. Es ist ersichtlich, dass die Ummantelung 12 im Bereich des Zahneingriffes 6 zwischen dem Zahnrad 3 und dem Zahnrad 4 örtlich ausgespart ist, sodass der Zahneingriff ungehindert erfolgen kann, seitlich entlang des Zahneingriffbereiches 6 ist die Ummantelung 12 jedoch geschlossen und es bleibt nur ein schmaler Spalt zur Schmiermittelförderung zwischen dem Zahnrad 4 und der Ummantelung 12 bestehen.
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Mithilfe der Ummantelung 12 kann mehr Schmiermittel aus dem Schmiermittelzufluss 10 über den Umfang des Zahnrades 4 während der Rotation auch in kurzer Drehrichtung zu dem Schmiermittelabfluss gefördert werden, da auch das durch den Zahneingriff ausgepresste Schmiermittel aufgrund der Pumpenwirkung im Spalt zwischen dem rotierenden Zahnrad 4 und der Ummantelung 12 von der Saugseite in Richtung Druckseite gefördert wird. Ferner wird durch die Ummantelung 12 auch die Schmiermittelführung verbessert, da die so genannten Planschverluste reduziert werden.
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In 4 ist eine Ausführung der Getriebeanordnung dargestellt, bei der das mit der Ummantelung 12 versehene Zahnrad 4 bezüglich seiner axialen Breite größer als das Zahnrad 3 ausgeführt ist. Auf diese Weise kann mit dem Zahnrad 4 mehr Schmiermittel in Umfangsrichtung gefördert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebestufe
- 2
- Getriebegehäuse
- 3
- erstes Zahnrad bzw. Antriebsrad
- 4
- zweites Zahnrad bzw. Abtriebsrad
- 5
- Radsatzwelle
- 6
- Zahneingriffsbereich
- 7
- Ölwanne
- 8
- Drehrichtung kurz
- 9
- Drehrichtung lang
- 10
- Schmiermittelzufluss bzw. Saugseite
- 11
- Schmiermittelabfluss bzw. Druckseite
- 12
- Ummantelung
- 13
- Schmiermittelkanal
- 14
- Wärmetauscher
- 15
- Wälzlager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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