DE102013220395A1 - Device for injection lubrication and injection cooling of the teeth in gear pairings - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einspritzschmierung und Einspritzkühlung der Verzahnungen (3, 5) bei Zahnradpaarungen (1) mit auf jedes Zahnrad (2, 4) außerhalb des Zahneingriffs (6) gerichteten Ölstrahlen (17, 17’). Um mit geringem Bauaufwand Ölstrahlen (17, 17’) nur auf die Verzahnungen (3, 5), nicht jedoch auf den Zahneingriff (6) zu richten, und um vorhandene Spritzdüsen entsprechend nachrüsten zu können, ist vorgesehen, dass je Zahnradpaarung (1) wenigstens eine Düse (15a) vorhanden ist, vor der im Winkel (A) zueinander stehende Prallflächen (16a, 16b) angeordnet sind, wobei die Prallflächen (16a, 16b) den aus der Düse (15a) austretenden Ölstrahl so in zwei Ölstrahle (17, 17’) aufteilen und ablenken, dass die Verzahnung (3) des ersten Zahnrades (2) und die Verzahnung (5) des zweiten Zahnrades (4) der Zahnradpaarung (1) außerhalb des Zahneingriffs (6) von jeweils einem Ölstrahl (17, 17’) benetzt wird.The invention relates to a device for injection lubrication and injection cooling of the teeth (3, 5) in gear pairs (1) with on each gear (2, 4) outside of the toothed mesh (6) directed oil jets (17, 17 '). In order to be able to direct oil jets (17, 17 ') only with little effort on the toothings (3, 5), but not on the tooth engagement (6), and in order to be able to retrofit existing spray nozzles, it is provided that for each gear pair (1) at least one nozzle (15a) is provided, in front of which are arranged at an angle (A) to each other baffles (16a, 16b), wherein the baffles (16a, 16b) emerging from the nozzle (15a) oil jet so in two oil jets (17 , 17 ') divide and divert that the toothing (3) of the first gear (2) and the toothing (5) of the second gear (4) of the gear pair (1) outside of the toothed mesh (6) of a respective oil jet (17, 17 ') is wetted.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einspritzschmierung und Einspritzkühlung der Verzahnungen bei Zahnradpaarungen mit auf jedes Zahnrad außerhalb des Zahneingriffs gerichteten Ölstrahlen. The invention relates to a device for injection lubrication and injection cooling of the gears in gear pairs with directed to each gear outside the meshing oil jets.
Übliche Düsen zur Einspritzschmierung und Einspritzkühlung von Zahnrädern bilden nur einen einzelnen Strahl von Schmier- und Kühlmittel in unterschiedlichen Formen aus. Bekannt sind Rundstrahldüsen, Fächerdüsen, Kegeldüsen und Zungendüsen. Daraus ergibt sich der Nachteil, dass bei mehreren zu beölenden Stellen mehrere Düsen erforderlich sind, oder beispielsweise mit Kegeldüsen der zu versorgende Bereich großflächig beölt wird, wobei jedoch ein Teil des Öls über die gewünschten Zielbereiche hinaus gelangt. Werden stattdessen mehrere Einzeldüsen verwendet, reduziert sich bei konstantem Gesamtvolumenstrom mit steigender Anzahl von Einzeldüsen entweder der Systemdruck der Ölzuleitung und damit die Ölstrahlgeschwindigkeit, oder es müssen mehrere Einzeldüsen mit kleineren Öffnungsquerschnitten eingesetzt werden. Letzteres hat aber technische und funktionelle Grenzen, da sehr kleine Öffnungsquerschnitte mit einem Durchmesser von weniger als 0,8 mm fertigungstechnisch schwierig herzustellen sind und die Gefahr des Verschlusses der Düsen durch Schmutz und Partikel im verwendeten Öl besteht. Conventional nozzles for injection lubrication and injection cooling of gears form only a single stream of lubricants and coolants in various forms. Round jet nozzles, fan nozzles, conical nozzles and tongue nozzles are known. This results in the disadvantage that several nozzles are required at several points to be oiled, or, for example, with cone nozzles of the area to be supplied is oiled over a large area, but a portion of the oil passes beyond the desired target areas. If multiple individual nozzles are used instead, the system pressure of the oil feed line and thus the oil jet velocity are reduced at a constant total volume flow with increasing number of individual nozzles, or several individual nozzles with smaller opening cross sections have to be used. However, the latter has technical and functional limits, since very small opening cross-sections with a diameter of less than 0.8 mm are difficult to manufacture in terms of production and there is a risk of the nozzles becoming blocked by dirt and particles in the oil used.
Verschiedene Möglichkeiten der Ausbildung der Düsen zur Einspritzschmierung und Einspritzkühlung der Verzahnungen bei Zahnradpaarungen sind in
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur optimalen Kühlung und Schmierung von Stirnradpaarungen in Getrieben vorzustellen. Mit dieser soll insbesondere vermieden werden, dass zu große Ölmengen direkt in den Zahneingriff gelangen. Against this background, the invention has the object to introduce a device for optimal cooling and lubrication of Stirnradpaarungen in gearboxes. With this should be avoided in particular that arrive too large amounts of oil directly into the tooth mesh.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Einspritzschmierung und Einspritzkühlung der Verzahnungen bei Zahnradpaarungen mit auf jedes Zahnrad außerhalb des Zahneingriffs gerichteten Ölstrahlen der eingangs erwähnten Art dadurch, dass je Zahnradpaarung wenigstens eine Düse vorgesehen ist, vor der im Winkel zueinander stehende Prallflächen angeordnet sind, wobei die Prallflächen den aus der Düse austretenden Ölstrahl so in zwei Ölstrahle aufteilen und ablenken, dass die Verzahnung des ersten Zahnrades und die Verzahnung des zweiten Zahnrades der Zahnradpaarung außerhalb des Zahneingriffs von jeweils einem Ölstrahl benetzt wird. This object is achieved with a device for injection lubrication and injection cooling of the gears in gear pairs with directed to each gear outside the meshing oil jets of the type mentioned in that per gear pair at least one nozzle is provided, are arranged in front of each other at an angle baffles, wherein the baffles divide and deflect the oil jet emerging from the nozzle into two oil jets so that the teeth of the first gear and the teeth of the second gear of the gear pair outside the gear mesh are wetted by one oil jet.
Gemäß der Erfindung wird mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung das Öl für die Kühlung und Schmierung einer Zahnradpaarung bereitgestellt und mit nur einer Düse auf das erste Zahnrad sowie das zweite Zahnrad verteilt. Das Öl wird also nicht direkt in den Zahneingriff gesprüht, wodurch sich die Quetschverluste im Zahneingriff deutlich reduziert werden. Die zur Verfügung stehende Ölmenge lässt sich mit der vorgeschlagenen Vorrichtung schon vor dem Zahneingriff auf dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad verteilen, wodurch die Benetzung der beiden Zahnräder, folglich auch die Kühlung, verbessert wird. According to the invention, the oil is provided for the cooling and lubrication of a gear pairing by means of the proposed device and distributed with only one nozzle on the first gear and the second gear. The oil is therefore not sprayed directly into the meshing, whereby the crushing losses are significantly reduced in the meshing. The available amount of oil can be distributed with the proposed device even before the meshing on the first gear and the second gear, whereby the wetting of the two gears, consequently, the cooling is improved.
Hinsichtlich einer Nachrüstung vorhandener Getriebe mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es vorteilhaft, dass die Öffnungsquerschnitte der bisher verwendeten Einzeldüsen beibehalten werden können, und dass dennoch das Öl auf zwei definierte Zielbereiche außerhalb des Zahneingriffs verteilbar ist, indem das Öl aus einer herkömmlichen Rundstrahldüse auf zwei im Winkel zueinander stehende Prallflächen oder Zungen geleitet und dort in zwei unterschiedliche Richtungen abgelenkt wird. With regard to retrofitting existing transmissions with the device according to the invention, it is advantageous that the opening cross sections of the individual nozzles previously used can be maintained, and yet that the oil can be distributed to two defined target areas outside of the meshing by the oil from a conventional round jet nozzle to two directed at an angle baffles or tongues and deflected there in two different directions.
Durch die Gestaltung der Prallflächen lassen sich die Richtung und die Form der abgelenkten Ölstrahlen beeinflussen. So lassen sich beispielsweise zwei Fächerstrahlen erzeugen, die in einem Winkel zueinander stehen, und sich hinsichtlich ihrer Breite im Wesentlichen parallel zur Richtung der Drehachsen der beiden Zahnräder ausrichten lassen. Insbesondere lassen sich die Prallflächen so gestalten und anordnen, dass zwei in einem Winkel zueinander stehende Fächerstrahlen vergleichsweise großer seitlicher Erstreckung und vergleichsweise geringer Höhe entstehen. The design of the baffles can influence the direction and shape of the deflected oil jets. Thus, for example, two fan beams can be generated, which are at an angle to one another, and can be aligned with respect to their width substantially parallel to the direction of the axes of rotation of the two gears. In particular, the baffles can be designed and arranged in such a way that two fan beams of comparatively large lateral extent and comparatively low height, which are at an angle to one another, are produced.
Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Prallflächen eben oder gebogen ausgebildet sowie Bestandteil eines stirnseitig an der Düse angeordneten Düseneinsatzes sind. Zur Begrenzung der seitlichen Erstreckung der zu erzeugenden Fächerstrahlen ist vorgesehen, dass die Prallflächen seitlich durch Wände eines Strömungskanals begrenzt sind. For example, it is provided that the baffles are formed flat or curved and are part of a frontally arranged on the nozzle nozzle insert. To limit the lateral extent of the fan beams to be generated, it is provided that the baffles are bounded laterally by walls of a flow channel.
Des Weiteren lassen sich die Prallflächen so anordnen, dass die Fächerstrahlen dem Schrägungswinkel der Verzahnung angepasst sind. Furthermore, the baffles can be arranged so that the fan beams are adapted to the helix angle of the gearing.
Es kann je Zahnradpaarung auch eine sogenannte Doppeldüse mit zwei Düsen und jeweils zwei Prallflächen vor jedem Düsenaustritt verwendet werden, von denen ein erstes Prallflächenpaar zum Erzeugen von zwei Ölstrahlen für das Benetzen der Verzahnungen des ersten Zahnrades und des zweiten Zahnrades der Zahnradpaarung, sowie ein zweites Prallflächenpaar zum Erzeugen von zwei Ölstrahlen für das Schmieren und Kühlen einer Synchronisierungsvorrichtung und/oder von Lagerstellen für Wellen und/oder von Schaltelementen, wie Schiebemuffen, dient. It can be used for each pair of gears and a so-called double nozzle with two nozzles and two baffles before each nozzle outlet, of which a first baffle pair for generating two oil jets for wetting the teeth of the first gear and the second gear of the gear pair, and a second pair of baffles for producing two oil jets for lubricating and cooling a synchronizing device and / or bearings for Shafts and / or switching elements, such as sliding sleeves used.
Insbesondere lassen sich das erste und das zweite Prallflächenpaar so gestalten, dass sich je zwei Fächerstrahlen unterschiedlicher Breite und unterschiedlicher Spritzrichtung ausbilden. In particular, the first and the second baffle surface pair can be designed so that each form two fan beams of different width and different injection direction.
Schließlich kann zur Ausbildung des erwähnten Düseneinsatzes vorgesehen sein, dass der Düseneinsatz eine axial zweistufige Bohrung aufweist, mit einem Zuleitungsabschnitt und einem ausströmseitigen, durchmesserreduzierten Abschnitt, dass in Strömungsrichtung gesehen hinter dem durchmesserreduzierten Abschnitt die beiden Prallflächen im Strömungsweg angeordnet sind, welche zusammen mit einer Außenwand des Düseneinsatzes einen ersten Strömungskanal sowie einen zweiten Strömungskanal begrenzen, und dass an dem Düseneinsatz radial außen axial zurückgebogene Klammern angeordnet sind, welche zum Befestigen des Düseneinsatzes an einer im Bereich der Zahnradpaarung angeordneten Ölleitung dienen. Finally, it can be provided for the formation of said nozzle insert that the nozzle insert has an axially two-stage bore, with a supply section and an outflow-side, diameter-reduced portion that seen in the flow direction behind the reduced-diameter portion, the two baffles are arranged in the flow path, which together with an outer wall of the nozzle insert to limit a first flow channel and a second flow channel, and that on the nozzle insert radially rearwardly bent axially brackets are arranged, which serve for fastening the nozzle insert to an arranged in the region of the gear pair oil line.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt The invention will be explained below with reference to embodiments illustrated in the accompanying drawings. In the drawing shows
Die Zahnradpaarung
Zur Einspritzschmierung und Einspritzkühlung der Verzahnungen
Wie insbesondere die
Wie
An dem zweiten Düseneinsatz
Aus
Weiter ist bei der in
Es ist ersichtlich, dass sich die beiden Prallflächen
Mit der vorgestellten Vorrichtung zur Einspritzschmierung und Einspritzkühlung der Verzahnung
Alle in der vorstehenden Figurenbeschreibung, in den Ansprüchen und in der Beschreibungseinleitung genannten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar. Die Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen und beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten. All the features mentioned in the preceding description of the figures, in the claims and in the introduction to the description can be used both individually and in any combination with one another. The invention is thus not limited to the described and claimed feature combinations, but all feature combinations are to be regarded as disclosed.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Zahnradpaarung gear pair
- 2 2
- Erstes Zahnrad First gear
- 3 3
-
Verzahnung des ersten Zahnrades
2 Toothing of thefirst gear 2 - 4 4
- Zweites Zahnrad, Ritzel Second gear, pinion
- 5 5
-
Verzahnung des zweiten Zahnrades
4 , Ritzelverzahnung Toothing of thesecond gear 4 , Pinion teeth - 6 6
- Zahneingriff meshing
- 7 7
- Nadeln needles
- 8 8th
- Käfig Cage
- 9 9
- Lagerring bearing ring
- 10 10
- Hohlwelle hollow shaft
- 11 11
- Lageschild location tag
- 12 12
-
Lager für die Hohlwelle
10 Bearings for thehollow shaft 10 - 13 13
-
Lager für die Ritzelwelle
20 Bearing for thepinion shaft 20 - 14a 14a
- Erste Ölleitung First oil line
- 14b 14b
- Zweite Ölleitung Second oil line
- 15a 15a
- Erste Düse einer Doppeldüse First nozzle of a double nozzle
- 15b 15b
- Zweite Düse einer Doppeldüse Second nozzle of a double nozzle
- 16 16
- Prallflächenpaar Baffle pair
- 16a 16a
- Erste Prallfläche First baffle
- 16b 16b
- Zweite Prallfläche Second baffle
- 17 17
-
Ölstrahl, Fächerstrahl zur Verzahnung
3 Oil jet, fan beam fortoothing 3 - 17’ 17 '
-
Ölstrahl, Fächerstrahl zur Verzahnung
5 Oil jet, fan beam fortoothing 5 - 18 18
-
Ölstrahl, Fächerstrahl zum Lager
12 Oil jet, fan beam to thewarehouse 12 - 18’ 18 '
-
Ölstrahl, Fächerstrahl zum Lager
13 Oil jet, fan beam to thewarehouse 13 - 19, 19’ 19, 19 '
- Klammern clinch
- 20 20
- Ritzelwelle pinion shaft
- 21 21
-
Erster Kanal im Düseneinsatz
22 First channel in the nozzle insert22 - 22a 22a
- Erster Düseneinsatz First nozzle insert
- 22b 22b
- Zweiter Düseneinsatz Second nozzle insert
- 23 23
-
Zweiter Kanal im Düseneinsatz
22 Second channel in the nozzle insert22 - 24 24
-
Zuleitungsabschnitt des Düseneinsatzes
22 Supply section of the nozzle insert22 - 25 25
-
Durchmesserreduzierter Abschnitt des Düseneinsatzes
22 Diameter reduced section of the nozzle insert22 - 26 26
-
Außenwand des Düseneinsatzes
22 Outer wall of the nozzle insert22
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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