DE102011078507B4

DE102011078507B4 - Endantrieb mit einem Schmiersystem

Info

Publication number: DE102011078507B4
Application number: DE102011078507.8A
Authority: DE
Inventors: Tammo Wagner; Brian Daniel Durbin; Tobias FIEDLER
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2021-12-23
Anticipated expiration: 2031-07-02
Also published as: US8267827B2; US20120010037A1; DE102011078507A1

Abstract

Endantrieb (25) mit einem Schmiersystem (9, 11), wobei der Endantrieb (25) ein Achsgehäuse (10) mit einer Innenfläche (80); ein Differentialgehäuse (12), wobei das Achsgehäuse (10) und das Differentialgehäuse (12) eine Längsachse (57) teilen; einen Schmiermittelring (72) mit einem Schmiermittelringinnendurchmesser (74), der um die Innenfläche (80) läuft; einen Längsachsenbereich (76), wobei der Längsachsenbereich (76) ein Bereich ist, der durch den Schmiermittelringinnendurchmesser (74) um die Längsachse (57) gebildet wird; und das Schmiersystem (9, 11) umfasst, das einen Schmiermitteleinlass (13), der in dem Achsgehäuse (10) angeordnet ist, um einen Teil des Schmiermittelrings (72) aufzunehmen; und einen Schmiermittelauslass (50), der mit dem Schmiermitteleinlass (13) in Strömungsverbindung steht, umfasst, wobei der Schmiermittelauslass (50) in dem Differentialgehäuse (12) angeordnet ist und der Schmiermittelauslass (50) den Teil des Schmiermittelrings (72) allgemein zum Längsachsenbereich (76) verteilt.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Endantrieb mit einem Schmiersystem, wobei der Endantrieb ein Achsgehäuse mit einer Innenfläche; ein Differentialgehäuse, wobei das Achsgehäuse und das Differentialgehäuse eine Längsachse teilen; einen Schmiermittelring mit einem Schmiermittelringinnendurchmesser, der um die Innenfläche läuft; einen Längsachsenbereich, wobei der Längsachsenbereich ein Bereich ist, der durch den Schmiermittelringinnendurchmesser um die Längsachse gebildet wird; und das Schmiersystem umfasst. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Rezirkulieren von Schmiermittel in solch einem Endantrieb offenbart.
Aus JP 2001 - 271916 A ist ein Schmiermittelsystem für ein Differentialgetriebe bekannt, wobei Schmiermittel aus einem Differentialgetriebegehäuse mittels eines passiven Zahnrads in vorgesehene Schmiermittelkanäle zur Kühlung einer am Differentialgehäuse angeordneten Bremsscheibenanordnung geleitet wird.
Zudem offenbart US 5 316 106 A ein Differentialgetriebe, welches mit einem Schmiermittelreservoir ausgebildet ist, wobei ein im Schmiermittelreservoir rotierendes Zahnrad Schmiermittel in vorgesehene Schmiermittelleitungen befördert. Über die Schmiermittelleitungen wird Schmiermittel an außerhalb des Differentialgetriebes liegende Bereiche geleitet und zurück in das Schmiermittelreservoir geführt.
Ferner ist die Verwendung eines Antriebsstrangs zur Übertragung von Kraft von einem Motor auf einen Satz Räder für eine Arbeitsmaschine wohlbekannt. In dem Antriebsstrang überträgt eine Kupplung Kraft auf ein Getriebe, und das Getriebe überträgt Kraft auf einen Endantrieb. Der Endantrieb umfasst einen Differentialradsatz, einen Planetenradsatz, ein Differentialgehäuse und ein Achsgehäuse. Eine Eingangswelle überträgt Kraft vom Differentialradsatz auf den Planetenradsatz, und eine Ausgangswelle überträgt Kraft vom Planetenradsatz auf den Radsatz. Der Planetenradsatz und der Differentialradsatz arbeiten in Verbindung mit einem Schmiermittel. Der Planetenradsatz umfasst in der Regel ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Träger, Zapfen und Planetenräder. Die Planetenräder stehen zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad in Eingriff, und die Planetenräder drehen sich auf ihren eigenen Zapfen und um das Sonnenrad. Die Zapfen stehen mit dem Träger in Eingriff, um zu gewährleisten, dass die Planetenräder gleichmäßig beabstandet sind. Der Träger kann mit der Ausgangswelle verbunden sein. Der Endantrieb umfasst weiterhin eine Bremsanordnung. In der Bremsanordnung befindet sich eine mit der Eingangswelle verkeilte Reibscheibe. Um Drehung der Reibscheibe und der Eingangswelle zu verhindern, klemmen ein Kolben, eine Kolbenplatte und eine Gegendruckplatte die Reibscheibe ein. Die Reibscheibe weist auf jeder ihrer Seiten Nuten auf, um den Schmiermittelfluss zu erleichtern. Wenn sich der Planetenradsatz und die Reibscheibe mit einer hohen Drehzahl drehen, verursachen sie eine Drehung des Schmiermittels. Bei Drehung des Schmiermittels bewirken Fliehkräfte, dass es sich in einer Radialrichtung von der Drehachse der Eingangswelle weg bewegt. Demgemäß bewegt sich das Schmiermittel in einer Drehrichtung und in einer radialen Richtung, und dies bewirkt, dass sich das Schmiermittel um die Innenflächen des Differential- und Achsgehäuses in Form eines Schmiermittelrings bewegt. Unter diesen Umständen bedeckt das Schmiermittel möglicherweise nicht die ganze Reibscheibe.
Deshalb besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines Endantriebs mit einem Schmiersystem zur Bereitstellung von ausreichend Schmiermittel für die Bremsanordnung. Solch ein System würde die Energiedichtefähigkeit der Bremse erhöhen und verbessert die Lebensdauereigenschaften der Bremsanordnung.
Die Aufgabe wird durch die Lehre von Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden in den beigefügten Ansprüchen beschrieben.
Demgemäß umfasst ein Endantrieb der oben genannten Art einen Schmiermitteleinlass, der in dem Achsgehäuse angeordnet ist, um einen Teil des Schmiermittelrings aufzunehmen, und einen Schmiermittelauslass, der mit dem Schmiermitteleinlass in Strömungsverbindung steht, wobei der Schmiermittelauslass in dem Differentialgehäuse angeordnet ist und der Schmiermittelauslass den Teil des Schmiermittelrings allgemein zum Längsachsenbereich verteilt. Ein verwandtes Verfahren umfasst die Schritte des Aufnehmens eines Teils des Schmiermittelrings und Verteilens des Teils des Schmiermittelrings in einer Richtung allgemein zum Längsachsenbereich.
Der Endantrieb umfasst ein Achsgehäuse und ein Differentialgehäuse. Das Differentialgehäuse ist auf das Achsgehäuse ausgerichtet und sie teilen eine Längsachse. Des Weiteren umfasst der Endantrieb einen Schmiermittelring mit einem Schmiermittelringinnendurchmesser. Der Schmiermittelring läuft um eine Innenfläche des Achsgehäuses. Der Endantrieb hat des Weiteren einen Längsachsenbereich, der als der durch den Schmiermittelringinnendurchmesser gebildete Bereich definiert ist. Das Schmiersystem umfasst einen Schmiermitteleinlass, der mit einem Schmiermittelauslass in Strömungsverbindung steht. Der Schmiermitteleinlass ist im Achsgehäuse angeordnet, um einen Teil des Schmiermittelrings aufzunehmen. Der Schmiermittelauslass ist im Differentialgehäuse angeordnet, um den Teil des Schmiermittelrings allgemein zu dem Längsachsenbereich zu verteilen.
Die obigen und andere Merkmale gehen aus der folgenden Beschreibung und den angehängten Zeichnungen hervor.
Die ausführliche Beschreibung der Zeichnung bezieht sich auf die beigefügten Figuren, die Folgendes zeigen:

1 eine Schnittansicht eines Endantriebs mit einem Schmiersystem;
2 eine vergrößerte Schnittansicht, die in 1 durch den Kreis 2 gekennzeichnet ist, des Endantriebs mit einem Schmiersystem;
3 eine vergrößerte Schnittansicht entlang Linie 3-3 von 1 eines Planetenradsatzes des Endantriebs mit einem Schmiersystem; und
4 eine vergrößerte Schnittansicht entlang Linie 4-4 von 1 einer Reibscheibe zur Verwendung in einer Bremsanordnung des Endantriebs mit einem Schmiersystem.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Endantriebs 25 mit einem Schmiersystem 9 und einem zweiten Schmiersystem 11. Der Endantrieb 25 und die Schmiersysteme 9, 11 können in einer (nicht gezeigten) Arbeitsmaschine, wie zum Beispiel einem Ackerschlepper oder einer Baumaschine, verwendet werden. Die Schmiersysteme 9, 11 können identische Spiegelbilder voneinander sein. Sie liegen beide innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche, jedoch wird zur Vermeidung von Redundanz nur das Schmiersystem 9 ausführlich beschrieben. Das zweite Schmiersystem 11 wird nicht getrennt beschrieben.
Der Endantrieb 25 umfasst einen Differentialradsatz 15, ein Differentialgehäuse 12, ein Achsgehäuse 10, einen Planetenradsatz 17 und eine Bremsanordnung 32. Eine Eingangswelle 34 überträgt Kraft von dem Differentialradsatz 15 auf den Planetenradsatz 17, und eine Ausgangswelle 36 überträgt Kraft von dem Planetenradsatz 17 auf den (nicht gezeigten) Radsatz. Der Planetenradsatz 17 und der Differentialradsatz 15 arbeiten in Verbindung mit einem Schmiermittel 53, wie zum Beispiel Öl. Das Differentialgehäuse 12 ist auf das Achsgehäuse 10 ausgerichtet, und sie teilen eine Längsachse 57. Das Achsgehäuse 10 und das Differentialgehäuse 12 klemmen beispielsweise ein Hohlrad 22 ein. Das Achsgehäuse 10 weist eine Innenfläche 80 auf, und das Differentialgehäuse 12 weist eine Innenfläche 41 auf.
Der Planetenradsatz 17 und eine Reibscheibe 14 können sich mit einer niedrigen Drehzahl drehen. Eine niedrige Drehzahl ist eine, die nicht bewirkt, dass das Schmiermittel 53 einen Schmiermittelring 72 bildet. Somit ist das Schmiermittel 53 im Wesentlichen horizontal im Achsgehäuse 10 und es kann so hoch wie die Längsachse 57 des Achsgehäuses 10 oder höher reichen. Unter solchen Bedingungen sind die Reibscheibe 14 und der Planetenradsatz 17 zumindest teilweise in dem Schmiermittel 53 untergetaucht. Somit steht das Schmiermittel 53 für Schmierung und Kühlung der Flächen der Reibscheibe 14 und des Planetenradsatzes 17 bei ihrer Drehung zur Verfügung.
In 1 drehen sich der Planetenradsatz 17 und die Reibscheibe 14 mit einer hohen Drehzahl anstatt mit einer niedrigen Drehzahl, wie eben beschrieben. Eine hohe Drehzahl ist eine, die bewirkt, dass das Schmiermittel 53 einen Schmiermittelring 72 bildet. Bei Drehung des Schmiermittels 53 entstehen Fliehkräfte, die bewirken, dass sich das Schmiermittel 53 in einer radialen Richtung von der Längsachse 57 weg bewegt. Demgemäß bewegt sich das Schmiermittel 53 in einer Drehrichtung und einer radialen Richtung, was letztendlich bewirkt, dass sich das Schmiermittel 53 um die Innenfläche 80 des Achsgehäuses 10 und die Innenfläche 41 des Differentialgehäuses 12 (siehe Pfeil 19 in 3 oder 4) bewegt. Wenn dies auftritt, bewegt sich das Schmiermittel 53 in Form des Schmiermittelrings 72.
Unter diesen Umständen ist es für das Schmiermittel 53 schwierig, die Gesamtheit der Reibscheibe 14 zu erreichen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Schmiermittelringinnendurchmesser 74 größer sein kann als der Innendurchmesser 82 der Reibscheibe 14 (siehe 4). Ist dies der Fall, ist die Reibscheibe 14 in dem Bereich zwischen dem Schmiermittelringinnendurchmesser 74 und dem Innendurchmesser 82 mit Schmiermittel 53 unterversorgt (siehe 4). Solch eine Unterversorgung kann zu einem vorzeitigen Versagen der Reibscheibe 14 führen. Um dies zu vermeiden, liefert das Schmiersystem 9 das Schmiermittel 53 zu einem Innendurchmesserbereich 88 der Reibscheibe 14. Der Innendurchmesserbereich 88 ist der Bereich, der durch den Schmiermittelringinnendurchmesser 74 an der innen liegenden und außen liegenden Seite 18, 20 gebildet wird (siehe 4).
Auf 2 Bezug nehmend, wird eine vergrößerte Schnittansicht, die in 1 durch den Kreis 2 gekennzeichnet ist, des Endantriebs 25 mit dem Schmiersystem 9 gezeigt. In 2 drehen sich der Planetenradsatz 17 und die Reibscheibe 14 wieder mit einer hohen Drehzahl. Das Schmiersystem 9 umfasst einen Schmiermitteleinlass 13, eine Leitung 46, einen Kanal 48 und einen Schmiermittelauslass 50. Der Schmiermitteleinlass 13 ist in dem Achsgehäuse 10 angeordnet, um einen Teil des Schmiermittelrings 72 aufzunehmen, und steht mit dem Schmiermittelauslass 50 in Strömungsverbindung. Der Schmiermitteleinlass 13 kann ein allgemein V-förmiges oder L-förmiges Anschlussstück sein und kann einen Gewindeteil aufweisen, der mit dem Achsgehäuse 10 in Eingriff steht. Ein erstes Anschlussstück 16 ist zwischen dem Schmiermitteleinlass 13 und der Leitung 46 positioniert. Das erste Anschlussstück 16 kann einen Gewindeteil aufweisen, der mit dem Achsgehäuse 10 in Eingriff steht, und kann auch einen Teil aufweisen, der die Leitung 46 in Eingriff nimmt und festzieht, um eine Dichtung mit ihr zu bilden. Die Leitung 46 ist zwischen dem Schmiermitteleinlass 13 und dem Kanal 48 positioniert.
Ein zweites Anschlussstück 42 ist zwischen der Leitung 46 und dem Kanal 48 positioniert. Das zweite Anschlussstück 42 kann einen Gewindeteil aufweisen, der mit dem Differentialgehäuse 12 in Eingriff steht, und es kann auch einen Teil aufweisen, der die Leitung 46 in Eingriff nimmt und festzieht, um eine Dichtung mit ihr zu bilden. Die Leitung 46 kann sich im Wesentlichen außerhalb des Achsgehäuses 10 befinden und sie kann aus Gummi oder Stahl bestehen. Der Kanal 48 ist zwischen dem zweiten Anschlussstück 42 und dem Schmiermittelauslass 50 positioniert. Der Kanal 48 kann maschinell aus dem Differentialgehäuse 12 herausgearbeitet sein.
Der Schmiermittelauslass 50 ist in dem Differentialgehäuse 12 angeordnet. Der Schmiermittelauslass 50 kann in das Differentialgehäuse 12 gebohrt sein oder ein Anschlussstück sein. Der Endantrieb 25 umfasst einen Längsachsenbereich 76. Der Längsachsenbereich 76 ist der Bereich, der durch den Schmiermittelringinnendurchmesser 74 um die Längsachse 57 herum gebildet wird. Der Schmiermittelauslass 50 des Schmiersystems 9 verteilt den Teil des Schmiermittelrings 72 allgemein zu dem Längsachsenbereich 76. Insbesondere verteilt der Schmiermittelauslass 50 den Teil des Schmiermittelrings 72 zu dem Innendurchmesserbereich 88 der Reibscheibe 14. Schließlich verteilt das Schmiersystem 9 den Teil des Schmiermittelrings 72, was zu einer Erhöhung der Energiedichte der Bremse und zu einer Verbesserung der Lebensdauer der Bremsanordnung führt.
Auf 3 Bezug nehmend, sieht man eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 3-3 von 1, die den Planetenradsatz 17 des Endantriebs 25 zeigt. Hier drehen sich der Planetenradsatz 17 und die Reibscheibe 14 wieder mit einer hohen Drehzahl. In der Mitte des Planetenradsatzes 17 befindet sich ein Sonnenrad 66. Das Sonnenrad 66 kann um die Eingangswelle 34 herum angebracht oder in der Eingangswelle 34 ausgebildet sein. Die Planetenräder 40 und ein Träger 44 drehen sich um das Sonnenrad 66. Das Hohlrad 22 umgibt andere Teile des Planetenradsatzes 17. Die Planetenräder 40 stehen zwischen dem Hohlrad 22 und dem Sonnenrad 66 in Eingriff, und die Planetenräder 40 drehen sich auf Zapfen 78 um eine Achse und um das Sonnenrad 66. Die Zapfen 78 stehen mit dem Träger 44 in Eingriff, um zu gewährleisten, dass die Planetenräder 40 in einer beabstandeten Beziehung gehalten werden. Der Träger 44 kann über eine Platte 62 und ein Befestigungselement 64 mit der Ausgangswelle 36 verbunden sein.
Auf 4 Bezug nehmend, wird eine vergrößerte Schnittansicht der Bremsanordnung 32 des Endantriebs 25 entlang der Linie 4-4 von 1 gezeigt. Die Eingangswelle 34 ist in dem Differentialgehäuse 12 angeordnet. Die Reibscheibe 14 ist mit der Eingangswelle 34 verkeilt und zur Drehung damit festgelegt. Des Weiteren weist die Reibscheibe 14 eine innen liegende Seite 18 und eine außen liegende Seite 20 auf, wobei die innen liegende Seite 18 die Seite ist, die dem Differentialgehäuse 12 zugekehrt ist, und die außen liegende Seite 20 ist die Seite, die dem Achsgehäuse 10 zugekehrt ist. Zur Verhinderung von Drehung der Eingangswelle 34 klemmen ein Kolben 60 und eine Gegendruckplatte 30 die Reibscheibe 14 ein.
Die Reibscheibe 14 hat Nuten 23 auf der innen liegenden Seite 18 und der außen liegenden Seite 20. Die Nuten 23 bilden einen Weg, durch den das Schmiermittel 53 in einer radialen Richtung über die Reibscheibe 14 fließen kann. Des Weiteren bilden Löcher 38 einen Weg, durch den das Schmiermittel 53 zwischen der innen liegenden und der außen liegenden Seite 18, 20 fließen kann. Die Reibscheibe 14 weist beispielsweise sechs Löcher 38 auf.

Claims

Endantrieb (25) mit einem Schmiersystem (9, 11), wobei der Endantrieb (25) ein Achsgehäuse (10) mit einer Innenfläche (80); ein Differentialgehäuse (12), wobei das Achsgehäuse (10) und das Differentialgehäuse (12) eine Längsachse (57) teilen; einen Schmiermittelring (72) mit einem Schmiermittelringinnendurchmesser (74), der um die Innenfläche (80) läuft; einen Längsachsenbereich (76), wobei der Längsachsenbereich (76) ein Bereich ist, der durch den Schmiermittelringinnendurchmesser (74) um die Längsachse (57) gebildet wird; und das Schmiersystem (9, 11) umfasst, das einen Schmiermitteleinlass (13), der in dem Achsgehäuse (10) angeordnet ist, um einen Teil des Schmiermittelrings (72) aufzunehmen; und einen Schmiermittelauslass (50), der mit dem Schmiermitteleinlass (13) in Strömungsverbindung steht, umfasst, wobei der Schmiermittelauslass (50) in dem Differentialgehäuse (12) angeordnet ist und der Schmiermittelauslass (50) den Teil des Schmiermittelrings (72) allgemein zum Längsachsenbereich (76) verteilt.
Endantrieb (25) nach Anspruch 1, der weiterhin eine Welle (34, 36), die in dem Achsgehäuse (10) und/oder dem Differentialgehäuse (12) angeordnet ist; und eine Reibscheibe (14), die um die Welle (34, 36) herum angebracht und zur Drehung damit festgelegt ist, umfasst.
Endantrieb (25) nach Anspruch 2, wobei die Reibscheibe (14) eine innen liegende Seite (18) und eine außen liegende Seite (20) aufweist, wobei die innen liegende Seite (18) die Seite ist, die dem Differentialgehäuse (12) zugekehrt ist, und die außen liegende Seite (20) die Seite ist, die dem Achsgehäuse (10) zugekehrt ist; die Reibscheibe (14) einen Innendurchmesserbereich (88) aufweist, wobei der Innendurchmesserbereich (88) der Bereich ist, der durch den Schmiermittelringinnendurchmesser (74) auf der innen liegenden und der außen liegenden Seite (18, 20) gebildet wird; und der Schmiermittelauslass (50) den Teil des Schmiermittelrings (72) zur innen liegenden Seite (18) des Innendurchmesserbereichs (88) der Reibscheibe (14) verteilt.
Endantrieb (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schmiermitteleinlass (13) ein allgemein V-förmiges Anschlussstück ist.
Endantrieb (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der weiterhin eine Leitung (46) und einen Kanal (48) umfasst, wobei die Leitung (46) zwischen dem Schmiermitteleinlass (13) und dem Kanal (48) positioniert ist, die Leitung (46) im Wesentlichen außerhalb des Achsgehäuses (10) liegt, der Kanal (48) zwischen der Leitung (46) und dem Schmiermittelauslass (50) liegt und der Kanal (48) in dem Differentialgehäuse (12) ausgebildet ist.
Endantrieb (25) nach Anspruch 5, der weiterhin ein erstes Anschlussstück (16), das zwischen dem Schmiermitteleinlass (13) und der Leitung (46) positioniert ist, und ein zweites Anschlussstück (42), das zwischen der Leitung (46) und dem Kanal (48) positioniert ist, umfasst.
Endantrieb (25) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Reibscheibe (14) eine Bremsscheibe ist.
Endantrieb (25) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Kanal (48) in das Differentialgehäuse (12) gebohrt ist und der Schmiermittelauslass (50) in den Kanal (48) quergebohrt ist.