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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Schienenfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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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 Radsatzgetriebe umfasst einen Stirnradzug in einem Gehäuse mit einem als Antriebsrad ausgebildeten Stirnrad und einem weiteren als Abtriebsrad ausgebildeten Stirnrad zum Antrieb einer Achswelle des Schienenfahrzeuges. Die Stirnräder sind in dem Gehäuse, welches das Fahrzeuggetriebe umschließt, drehbar gelagert. Zwischen dem Gehäuse und dem Abtriebsrad sind berührungsfreie Dichtungen vorgesehen, welche als Labyrinthdichtungen ausgeführt sind. Ferner ist dem Abtriebsrad eine schmiermittelaufnehmende Ölwanne zugeordnet, die im Gehäuseunterteil angeordnet ist. Die Ölwanne ist dem Abtriebsrad derart zugeordnet, dass während des Betriebes die Verzahnung eine Schmiermittelförderung ermöglicht, indem die Verzahnung des Abtriebsrades teilweise in die Ölwanne eintaucht.
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Die auf diese Weise geförderte Ölmenge wird auch zur Schmierung des Lagers des Abtriebsrades verwendet und gelangt dabei auch in den Bereich der berührungsfreien Dichtungen. Zur Vermeidung einer Erhöhung der Schmiermittelmenge sind Öffnungen an der Ölwanne vorgesehen, die einen Rücklauf des Öls in den im Gehäuseunterteil vorgesehenen Ölsumpf ermöglichen. Dadurch wird erreicht, dass während des Betriebes ein Unterdruck im Bereich des Abtriebsrades in der Ölwanne entsteht und das Öl aus den berührungsfreien Dichtungen abgesaugt wird.
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Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich bei der Verwendung einer Ölwanne mit integrierter Ölabsaugung bei der bekannten Getriebeanordnung der Nachteil ergibt, dass das stark erwärmte Öl direkt wieder in die Ölwanne gelangt und ohne Durchmischung mit dem in dem Ölsumpf vorhandenen kühleren Öl direkt wieder in den Umlauf gelangt. Dadurch wird die Kühl- und Schmierwirkung des Öls bei dem bekannten Getriebe erheblich reduziert.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Getriebeanordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche eine verbesserte Ölversorgung aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen ergeben.
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Es wird eine Getriebeanordnung für ein Schienenfahrzeug oder dergleichen vorgeschlagen, die ein Gehäuse umfasst, in dem vorzugsweise eine Stirnradstufe mit beispielsweise einem Antriebsrad und einem Abtriebsrad gelagert ist. Zumindest eines der Stirnräder dient zur Kühl- und/oder Schmiermittelförderung bzw. Ölförderung, indem die Verzahnung zumindest abschnittsweise einer Ölwanne in dem Gehäuse zugeordnet ist. Vorzugsweise kann die Ölwanne etwa halbkreisförmig zumindest die Verzahnung des Stirnrades ummanteln und über Öffnungen mit einem im Gehäuseunterteil angeordneten Ölsumpf strömungsmäßig verbunden sein. Um das im Umlauf befindliche Öl aus dem Inneren des Gehäuses abzusaugen, kann die Ölwanne zumindest eine Absaugöffnung oder dergleichen aufweisen.
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Um eine Vermischung zwischen dem aus dem Inneren des Gehäuses in die Ölwanne abgesaugten und erwärmten Öl und dem für den Ölumlauf bestimmten kälteren Öl zu verhindern, kann die Ölwanne zumindest eine Ölführungseinrichtung oder dergleichen aufweisen, so dass das in die Ölwanne durch jede Absaugöffnung bzw. Ansaugöffnung eintretende Öl in den Innenraum des Gehäuses zum Ölsumpf abgeführt werden kann. Auf diese Weise kann auch bei einer Ölwanne mit integrierter Ölabsaugung verhindert werden, dass das erheblich erwärmte Öl direkt wieder in den Ölumlauf gelangt, ohne vorher in den Ölsumpf abgeführt zu werden. Vielmehr wird durch die mit der Ölführungseinrichtung realisierte Zwangsführung aus der Ölwanne in den Ölsumpf gewährleistet, dass zur Ölversorgung ausschließlich kühleres Öl aus dem Ölsumpf verwendet wird.
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Im Rahmen einer möglichen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Ölführungseinrichtung eine im Wesentlichen axial von einer dem Stirnrad axial zugewandten Seitenwand der Ölwanne vorstehende Kontur vorgesehen ist, die zum Beispiel jeder vorgesehenen Absaugöffnung der Ölwanne zugeordnet ist. Aufgrund der axial vorstehenden Kontur wird mithilfe des berührungsfrei daran vorbeilaufenden Zahnrades eine Zwangsführung des durch die Absaugöffnung eintretenden Öls aus der Ölwanne realisiert, so dass aufgrund der von radial außen nach radial innen in einem vorbestimmten Winkel verlaufenden Kontur das Öl aus der Ölwanne in das Innere des Gehäuses und somit in den Ölsumpf abgeführt werden kann.
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Unabhängig davon, ob beispielsweise eine flächige Kontur oder eine rippenförmige oder dergleichen Kontur verwendet wird, kann zum einen aufgrund des begrenzten Abstandes zwischen der axialen Seitenfläche des Zahnrades und der zugeordneten Wange der Ölwanne zunächst der zur Absaugung erforderliche Unterdruck aufgebaut werden, um das Eintreten des Öls in die Ölwanne sicherzustellen, und kann zum anderen aufgrund der Ausrichtung der Kontur von radial außen nach radial innen ein Abstreifen des mit dem Zahnrad mitgeführten Öls erreicht werden, so dass eine Vermischung mit dem im Wesentlichen radialseitig an dem Stirnrad mitgeführten Öl zur Förderung des Ölumlaufes verhindert wird.
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Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Getriebeanordnung bei einem Schienenfahrzeug zum Antrieb einer Radachse oder dergleichen eingesetzt werden. Es ist auch denkbar, dass die Ölführungseinrichtung bei anderen Fahrzeuggetriebeanordnungen einsetzbar ist.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
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1 eine teilgeschnittene Ansicht einer ersten möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung mit der als Rippenkontur ausgebildeten Ölführungseinrichtung;
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2 eine teilgeschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1;
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3 eine teilgeschnittene Ansicht einer zweiten möglichen Ausführungsvariante der Getriebeanordnung mit der als Flächenkontur ausgebildeten Ölführungseinrichtung;
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4 eine teilgeschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie B-B gemäß 3;
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5 eine dreidimensionale Ansicht der Ölwanne der Getriebeanordnung mit der als Flächenkontur ausgebildeten Ölführungseinrichtung.
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In den Figuren sind mögliche Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung für ein nicht weiter dargestelltes Schienenfahrzeug beispielhaft gezeigt.
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Unabhängig von den Ausführungsvarianten umfasst die Getriebeanordnung eine Getriebestufe mit beispielsweise einem als Antriebsrad ausgebildeten Stirnrad, das mit einem nicht weiter dargestellten Elektromotor zum Antrieb gekoppelt ist, und mit einem weiteren als Abtriebsrad ausgebildeten Stirnrad 1, das, wie in den 1 und 3 gezeigt ist, mit einer Radsatzwelle 2 zum Antrieb des Schienenfahrzeuges gekoppelt ist. Die Radsatzwelle 2 ist mit dem Stirnrad 1 über Kegelrollenlager 3 in einem Gehäuse 4 der Getriebeanordnung gelagert.
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Das nur teilweise dargestellte Gehäuse 4 umfasst eine Ölwanne 5, die im Querschnitt etwa U-förmig mit einem Boden 6 und zwei gegenüberliegenden Seitenwänden 7, 8 ausgebildet ist. Die Ölwanne 5 ist wie in 5 angedeutet ist, etwa halbkreisförmig um das Stirnrad 1 angeordnet und befindet sich im unteren Bereich des Gehäuses 4, wo auch der Ölsumpf 19 vorgesehen ist. Dadurch wird der Umfangsbereich bzw. die Verzahnung 9 des Stirnrades 1 zumindest abschnittsweise während der Drehung durch Schmiermittel bzw. Öl der Ölwanne 5 geführt. Das mit der Verzahnung 9 geförderte Öl wird zum Kühlen und/oder Schmieren in dem Gehäuse verteilt, so dass ein Ölumlauf realisiert wird, mit dem unter anderem die Kegelrollenlager 3 mit Öl versorgt werden. Das für den Ölumlauf erforderliche Öl wird durch Öffnungen 18 in dem Boden 6 der Ölwanne 5 aus dem Ölsumpf 19 während der Drehbewegung des Stirnrades 1 in die Ölwanne 5 gesogen.
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Um zu verhindern, dass Öl in Labyrinthdichtungen des Gehäuses 4 gelangt, ist die Ölwanne 5 mit einer integrierten Ölabsaugung versehen. Dazu sind in den Seitenwänden 7, 8 entsprechende Absaugöffnungen 10 vorgesehen, durch die Öl aus den Labyrinthdichtungen in die Ölwanne 5 abgesaugt wird. Der dazu erforderliche Unterdruck wird durch das an den Absaugöffnungen 10 mit seinen axialen Seitenbereichen vorbeigeführte Stirnrad 1 erzeugt.
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Um eine ausreichende Öldurchmischung zwischen dem abgesaugten, erwärmten Öl und dem in dem Ölsumpf enthaltenen kühleren Öl zu realisieren, wird eine Ölführungseinrichtung in der Ölwanne 5 vorgesehen, mit der das aus den Absaugöffnungen 10 in die Ölwanne 5 eingesaugte in den Ölsumpf 19 des Gehäuses 5 abgeführt wird, ohne dass das über die Absaugöffnungen 10 in die Ölwanne 5 gelangte Öl mit dem Stirnrad 1 in den Ölumlauf gebracht wird. Die Ölführungseinrichtung ist unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten an der dem Stirnrad 1 zugewandten Innenseite jeder Seitenwand 7, 8 der Ölwanne 5 im Bereich jeder Absaugöffnung 10 angeordnet. Damit ist die Ölführungseinrichtung jeweils einem axialen Seitenbereich des Stirnrades 1 gegenüberliegend angeordnet. Unabhängig davon, ob die Ölführungseinrichtung als Rippenkontur 11 oder als Flächenkontur 14 ausgebildet ist, kann jeder vorgesehenen Absaugöffnung eine Rippenkontur bzw. eine Flächenkontur zugeordnet sein, wobei der Einfachheit halber in den Figuren lediglich eine der beiden an jeder Seitenwand 7, 8 der Ölwanne 5 dargestellten Rippenkonturen 11 bzw. Flächenkonturen 14 mit Bezugszeichen näher bezeichnet sind.
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Gemäß 1 und 2 ist eine erste mögliche Ausführungsvariante der Erfindung dargestellt, bei der die Ölführungseinrichtung als axial von der Innenseite jeder Seitenwand 7, 8 der Ölwanne 5 vorstehende Rippenkontur 11 ausgeführt ist. Bei der dargestellten Ausführungsvariante sind beispielhaft jeder Seitenwand 7, 8 der Ölwanne 5 zwei Absaugöffnungen 10 zugeordnet, wobei jeder Absaugöffnung 10 eine Rippenkontur 11 zugeordnet ist. Jede Rippenkontur 11 weist eine axiale Höhe auf, die so bemessen ist, dass das Stirnrad 1 mit möglichst geringem Abstand jedoch berührungsfrei an der Rippenkontur 11 zum Abstreifen des Öls vorbeibewegt wird. Jede Rippenkontur 11 weist bei dem dargestellten Beispiel einen abschnittsweise in einem vorbestimmten Radius um die zugeordnete Absaugöffnung 10 verlaufenden Sammelabschnitt 12 im Bereich des Bodens 6 der Ölwanne 5 auf. Jeder Sammelabschnitt 12 verläuft somit an einem radial äußeren Bereich der Ölwanne 5. Dadurch wird das aus der zugeordneten Absaugöffnung 10 austretende Öl in diesem Bereich der Ölwanne 5 jeweils gesammelt, wobei sich an jedem Ende des Sammelabschnittes 12 ein Abstreifabschnitt 13, 13A anschließt. Auf diese Weise wird unabhängig von der Drehrichtung des Stirnrades 1 das in die eine oder andere Drehrichtung mitgenommene Öl an dem jeweiligen Abstreifabschnitt 13, 13A abgestriffen und aufgrund der Drehbewegung entlang des Abstreifabschnittes 13, 13A zwangsgeführt.
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Da jeder Abstreifabschnitt 13, 13A von einem radial äußeren Bereich der Ölwanne 5 in einem vorbestimmten Winkel zu einem radial inneren Bereich der Ölwanne 5 verläuft, wird das Öl zwangsläufig aus der Ölwanne 5 in den inneren Bereich des Gehäuses 3 befördert und schließlich in den Ölsumpf 19 abgeführt. Dort kann sich das Öl mit dem kühleren Öl vermischen und somit zur weiteren Verwendung abgekühlt werden. Die sich jeweils an die Abstreifabschnitte 13, 13A anschließenden Abschnitte der Rippenkontur 11 dienen lediglich der mechanischen Stabilität und können zu diesem Zweck entsprechend ausgeführt werden.
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Gemäß 3 bis 5 ist eine zweite mögliche Ausführungsvariante der Erfindung dargestellt, bei der die Ölführungseinrichtung als axial von der Innenseite jeder Seitenwand 7, 8 der Ölwanne 5 vorstehende Flächenkontur 14 ausgebildet ist. Bei der dargestellten Ausführungsvariante sind beispielhaft jeder Seitenwand 7, 8 der Ölwanne 5 zwei Absaugöffnungen 10 zugeordnet, wobei jeder Absaugöffnung 10 eine Flächenkontur 14 zugeordnet ist. Die axiale Abmessung bzw. Höhe jeder Flächenkontur 14 ist so bemessen, dass das Stirnrad 1 mit möglichst geringem Abstand jedoch berührungsfrei an der Flächenkontur 14 vorbeigeführt wird. Jede Flächenkontur 14 weist im Bereich jeder Absaugöffnung 10 ein Ansaugabschnitt 15 auf, der zumindest abschnittsweise um die Absaugöffnung 10 in einem vorbestimmten Radius am radial inneren Bereich der Ölwanne 5 verläuft.
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In Umfangsrichtung schließt sich beidseitig an den Ansaugabschnitt 15 jeweils ein Führungsabschnitt 16, 16A an, dessen als Abstreifkante 17, 17A ausgebildeter Rand im Wesentlichen von einem radial äußeren Bereich zu einem radial inneren Bereich an der Seitenwand 7, 8 der Ölwanne 5 in einem vorbestimmten Winkel verläuft. Auf diese Weise wird unabhängig von der Drehrichtung des Stirnrades 1 zunächst Öl im Bereich des Ansaugabschnittes 15 in die Ölwanne 5 angesaugt und mit dem Stirnrad 1 mitgenommen, bis das Öl die Abstreifkante 17, 17A des Führungsabschnittes 16, 16A erreicht, an der das Öl von dem axialen Seitenbereich des Stirnrades 1 abgestriffen wird. Aufgrund der Drehbewegung des Stirnrades 1 wird das Öl entlang der Abstreifkante 17, 17A aus der Ölwanne 5 in das Innere des Gehäuses 4 befördert und schließlich in den Ölsumpf abgeführt wird.
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Wenn ein Führungsabschnitt 16 der Flächenkontur 14 bzw. ein Abstreifabschnitt 13 der Rippenkontur 11 einem Ende der Ölwanne 5 zugeordnet ist, wie insbesondere aus 5 ersichtlich ist, kann die Abstreifkante 17 des Führungsabschnitt des 16 bzw. der Abstreifabschnitt 13 in einem flacheren Winkel verlaufen, um das Öl am Ende der Ölwanne 5 in den Ölsumpf 19 abzuführen, als es bei der Abstreifkante 17A bzw. bei dem Führungsabschnitt 16A notwendig ist, der keinem Ende der Ölwanne 5 zugewandt ist.
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Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten kann jede Flächenkontur 14 und/oder jede Rippenkontur 11, wie in den Figuren dargestellt, mehreren Absaugöffnungen 10 an jeder Seitenwand 7, 8 der Ölwanne 5 zugeordnet sein. Insbesondere können die Flächenkontur 14 und/oder die Rippenkontur 11 einteilig oder auch mehrteilig an die entsprechende Seitenwand 7, 8 der Ölwanne 5 angeformt, zum Beispiel bei Gussbauteilen, oder auch daran befestigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stirnrad
- 2
- Radsatzwelle
- 3
- Kegelrollenlager
- 4
- Gehäuse
- 5
- Ölwanne
- 6
- Boden
- 7
- Seitenwand
- 8
- Seitenwand
- 9
- Verzahnung
- 10
- Absaugöffnung
- 11
- Rippenkontur
- 12
- Sammelabschnitt
- 13, 13A
- Abstreifabschnitt
- 14
- Flächenkontur
- 15
- Ansaugabschnitt
- 16, 16A
- Führungsabschnitt
- 17, 17A
- Abstreifkante
- 18
- Öffnung im Boden der Ölwanne
- 19
- Ölsumpf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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