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Gebiet der Erfindung
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Schmiervorrichtung und insbesondere auf ein Schmiersystem für Planetengetriebe mit rotierendem Gehäuse unter Fliehkrafteinwirkung.
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Hintergrund der Erfindung
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Umlaufende Planetengetriebe mit rotierendem Gehäuse unterliegen der Auswirkung von Fliehkräften. Diese wirkt auf alle im Getriebe befindlichen Komponenten, also auch auf den Schmierstoff. Aufgrund des viskosen Verhaltens von z.B. Öl wird dieses also unter Fliehkraft radial nach außen geschleudert.
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Das Öl selbst wird im Betrieb des Getriebes durch den Verzahnungseingriff und aufgrund von anderen Verlusten stark erwärmt, wodurch es sich ausdehnt. Um einen Überdruck im Getriebeinneren zu vermeiden, entspricht die Ölmenge maximal dem Hohlraum abzüglich des sich bei Temperaturerhöhung ausdehnenden Ölvolumens. Um sicherzustellen dass auch bei hoher Temperatur genügend Volumen für das durch die Ölausdehnung zu komprimierende Luftvolumen verbleibt, wird die Ölmenge um eine weitere Menge reduziert.
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Diese reduzierte Ölmenge führt aufgrund der Fliehkraft dazu, dass radial von außen nach innen ein zylindrischer Ölraum (9) entsteht und sich radial weiter innen ein ölfreier Raum ausbildet.
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Die Planetenräder (5) tauchen zumindest immer im Zahneingriffsbereich mit dem Hohlrad in das Öl ein und transportieren dieses zum Zahneingriff mit der Sonne, wenn die Sonne sich im ölfreien Raum befindet.
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Die beschriebene Ölverteilung führt allerdings dazu, dass die Lagerung der Planetenräder nicht immer betriebssicher von Öl durchflutet wird, sodass die Lagerung Schaden nehmen kann. Dies ist insbesondere bei gleitgelagerten Planetenstufen der Fall.
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Stand der Technik
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Der bekannte Stand der Technik sieht deshalb eine relativ große Ölmenge vor, die mindestens das notwendige Expansionsvolumen bereitstellt. Planschverluste können damit nicht optimal reduziert werden.
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US 5,330,393 A offenbart ein Planetengetriebe, das aus einem hohlzylindrischen Ölraum heraus mit Schmiermittel versorgt wird. Das Schmiermittel wird mittels Pitoteffekt bis zur zentralen Achse hin zugeführt, um das Lager des Planetenträgers zu schmieren.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist, auch bei einer stark reduzierten Ölmenge im Bereich der Lagerung der Planetenräder und im Bereich der Verzahnungseingriffe eine ausreichende Schmierung sicherzustellen und dabei die Planschverluste zu reduzieren und den Wirkungsgrad zu erhöhen.
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Lösung der Aufgabe
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Die vorangehend genannte Aufgabe wird mit einer Schmiervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Schmiersystem bewirkt, dass ein entsprechendes Getriebe auch mit einer sehr geringen Menge Schmiermittel betriebsfähig ist. Dadurch kann ein entsprechendes Getriebe wiederum sehr widerstandsarm betrieben werden. Der Effekt der verringerten Planschverluste wirkt sich noch stärker aus, je schneller die Getriebevorrichtung läuft. Außerdem ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Schmiervorrichtung, die in der Lage ist, auch beim erneuten Betriebsbeginn bzw. beim Wiederanfahren der Getriebeanordnung bereits in der Anfangsphase eine ausreichende Schmierung vorzusehen. Darüber hinaus kommt das erfindungsgemäße Schmiersystem ohne eine aktive Schmiermittelförderung z.B. über eine Pumpe aus. Demzufolge ist das erfindungsgemäße Schmiersystem in mehrfacher Hinsicht sehr effizient und dem Stand der Technik überlegen.
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Eine Schmiervorrichtung für ein Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Schmiermittelraum, in dem ein Schmiermittel eine hohlzylindrische Form einnimmt, und mindestens einen Schmiermittelaufnahmekanal auf, der sich im Wesentlichen radial von einer Drehachse der Schmiervorrichtung auswärts erstreckt und der an seinem radial äußeren Ende einen zur Umfangsrichtung hin offenen Schmiermitteleinlass aufweist. Der Schmiermittelaufnahmekanal dreht sich um die Drehachse der Schmiervorrichtung herum und aufgrund der Relativdrehung zwischen Schmiermittelraum und Schmiermittelaufnahmekanal wird ein Druck in dem Schmiermittelaufnahmekanal erzeugt, der das Schmiermittel radial einwärts fördert.
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Dreht sich der Schmiermittelaufnahmekanal um die Drehachse der Schmiervorrichtung herum, so bewegt sich dessen Endabschnitt, der mit dem Schmiermitteleinlass versehen ist, durch den hohlzylindrischen Schmiermittelraum. Der Schmiermitteleinlass ist - zumindest während des Betriebs - mit einer konstanten Tiefe von der radial inneren Seite in den hohlzylindrischen Schmiermittelraum eingetaucht. Mit dem in Umfangsrichtung offenen Schmiermitteleinlass wird Schmiermittel aufgenommen. Dies geschieht aufgrund des Staudrucks. Ist der Staudruck größer als die Fliehkraft der Flüssigkeitssäule in dem Schmiermittelaufnehmer bzw. dem Schmiermittelaufnahme- und -förderkanal, so wird das Schmiermittel radial einwärts gefördert.
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Der Druck im Schmiermittelaufnahmekanal selbst wird maßgeblich von der Größe des Strömungsquerschnitts des Schmiermitteleinlasses beeinflusst. Der Druck im Schmiermittelaufnahmekanal wird gleichermaßen von dem Volumen des Kanals bzw. der darin vorhandenen Fluidmenge bestimmt, auf die die Fliehkraft wirkt. Ist nun der einwärts wirkende Druck (Staudruck und hydrostatischer Druck) höher als der auswärts wirkende Druck (Druck aufgrund der Fliehkraft des Schmiermittels), so bewegt sich das Schmiermittel in dem Schmiermittelaufnahmekanal radial einwärts. Durch ein Justieren von Kanalquerschnitt und Einlassquerschnitt kann demnach die Fördergeschwindigkeit und somit die Fördermenge eingestellt werden. Außerdem ist bei der Berechnung des resultierenden Drucks zu beachten, dass sich je nach Lage des Schmiermittelaufnahmekanals zusätzlich eine Gravitationskraft auf die Flüssigkeitssäule in dem Kanal radial einwärts oder radial auswärts wirkt.
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Der hohlzylindrische Schmiermittelraum kann seine Form dadurch einnehmen, dass er radial einwärts von einem sich drehenden Gehäuse ausgebildet wird. Durch die entstandene Fliehkraft wird das gesamte Schmiermittel zur Gehäuseinnenwand bewegt. Falls die Gehäuseinnenwand zusätzlich mit einer nennenswerten Oberflächenstruktur versehen ist, kann die Schmiermittelmenge noch effizienter in Bewegung versetzt und darin gehalten werden.
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Wenn sich der hohlzylindrische Schmiermittelraum ausgebildet hat, übersteigt die Fliehkraft die Schwerkraft. Demzufolge bestimmt die Drehzahl des Gehäuses bzw. die Drehzahl des hohlzylindrischen Schmiermittelraums den hydrostatischen Druck in dem Schmiermittelraum. Würde man ein statisch angebrachtes Röhrchen in diesen sich drehenden Schmiermittelraum eintauchen, würde der Pegel in dem Röhrchen über jene des Schmiermittelraums hinaus steigen. Je mehr sich nun das Röhrchen, sprich der Schmiermittelaufnahmekanal, selbst dreht, desto größer wird der Fliehkrafteinfluss auf die Flüssigkeit, sprich das Schmiermittel, in dem Röhrchen.
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Durch die erfindungsgemäße Schmiervorrichtung gibt es folglich eine große Anzahl von Einstellmöglichkeiten, die von vielen Parametern abhängen. Das führt dazu, dass die erfindungsgemäße Schmiervorrichtung an eine Vielzahl von Vorrichtungen angepasst werden kann. Der Staudruck hängt von der Relativdrehzahl zwischen Schmiermittelaufnahmekanal und Schmiermittelraum ab. Der hydrostatische Druckanteil im Schmiermittelaufnahmekanal hängt von der Drehzahl des hohlzylindrischen Schmiermittelraums ab. Der Fliehkraftanteil am Druck im Schmiermittelaufnahmekanal hängt von der Drehzahl des Schmiermittelaufnahmekanals selbst ab. Bewegen sich nun Schmiermittelaufnahmekanal und Schmiermittelraum in die gleiche Drehrichtung ist die Relativdrehzahl zwischen ihnen deutlich geringer wie in dem Fall, in dem sich beide in entgegen gesetzte Richtungen drehen, wenn die jeweiligen Absolutdrehzahlen von Schmiermittelaufnahmekanal und Schmiermittelraum unverändert bleiben und sich nur deren Richtungen verändern.
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Vorzugsweise ist die Schmiervorrichtung in einem Planetengetriebe vorgesehen. Hierbei gibt es mehrere Möglichkeiten, wie bzw. woran der Schmiermittelaufnahmekanal befestigt ist. Er kann z.B. an dem Planetenträger befestigt sein. Dadurch würde er die Betriebsdrehzahl des Planetenträgers annehmen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass er an dem Sonnenrad oder dessen Welle befestigt ist. Diese Wahl hat auch Auswirkungen auf die Schmiermittelfördermenge aufgrund der zugehörigen Drehzahlen und den damit verbundenen Kräften.
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Die zu fördernde Schmiermittelmenge hängt davon ab, welche und wie viele Bauteile geschmiert werden sollen. Wenn bei einem Planetengetriebe die Verzahnung zwischen Hohlrad und den Planetenrädern selbst in den Schmiermittelraum eintaucht, erübrigt sich eine zusätzliche Schmierung davon. Taucht sie nicht ein, so bedarf sie einer aktiven Schmierung. Die dafür erforderliche Schmiermittelmenge muss dann zusätzlich durch die erfindungsgemäße Anordnung gefördert werden. In diesem Fall ergibt sich der Vorteil, dass die Planetenräder keine Planschverluste mehr erzeugen, da sie nicht mehr durch den Schmiermittelraum hindurch bewegt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet außerdem den Vorteil, dass die Anzahl an separaten Schöpfeinrichtungen, also die Kombination von Schmiermittelaufnahmekanal und Schmiermitteleinlass, nicht begrenzt ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein Schmiermittelreservoir im Schmiermittelzuführpfad vorgesehen ist. Solch ein Reservoir wird später beschrieben werden.
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In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Hohlrad des Planetengetriebes einstückig mit dem sich drehenden Gehäuse ausgebildet sein. Zum einen wird dadurch die Bauteilzahl verringert und zum anderen ist durch die Hohlradverzahnung gleichsam eine nennenswerte Oberflächenstruktur vorhanden, um die Schmiermittelmenge geeignet in Drehung zu versetzen.
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Je nach dem, wie die vorangehend genannten Drehzahlen, Querschnitte, Kräfte und Drücke vorliegen, kann eine entsprechende „Förderhöhe“ erreicht werden. Als Förderhöhe wird im vorliegenden Fall die Distanz von der Schmiermitteloberfläche an der Innenumfangsfläche des hohlzylindrischen Schmiermittelraums bis zur Steighöhe in der Richtung zur Drehachse der Vorrichtung hin verstanden.
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In einer einfachen Anordnung kann die Förderhöhe genau so hoch bemessen sein, dass radial gefördertes Schmiermittel am radial inneren Endabschnitt des Schmiermittelaufnahmekanals direkt in axialer Richtung zu einem Planetenradlager zugeführt wird. Es kann beispielsweise in einen hohlen Planetengleitlagerbolzen zugeführt werden und dann mittels der Fliehkraft durch ein radial auswärts angeordnetes Loch in dem Bolzen in den Spalt zwischen Bolzen und Zahnrad geleitet werden.
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Wenn eine größere Förderhöhe erreicht werden kann, kann eine modifizierte Anordnung verwendet werden, die weitere Vorteile bietet. In diesem Fall wird das Schmiermittel über die Position der Planetengleitlagerbolzen hinaus weiter in Richtung Drehmitte gefördert. Am radial inneren Endabschnitt des Schmiermittelaufnahmekanals wird das Schmiermittel nun in axialer Richtung in ein vorangehend bereits erwähntes Reservoir eingeleitet und dort vorübergehend gespeichert. Dieses Reservoir kann eine flache Ringform haben und axial neben dem Getriebe vorgesehen sein. Das geförderte Schmiermittel in dem Reservoir wird dann von der radial weiter einwärts liegenden Stelle aus den Planetenradlagern mittels Fliehkraft zugeführt. Die in dem Reservoir vorhandene Schmiermittelmenge dient somit der Pufferung. Dadurch kann Schmiermittel auch weiterhin zu den Planetenradlagern zugeführt werden und deren Schmierung gewährleisten, selbst wenn vorübergehend die Drehzahlen der Getriebebauteile keine weitere Schmiermittelförderung durch den Schmiermittelaufnahmekanal erlauben.
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Die voranstehend erläuterte Schmierung der Planetenräder mit und ohne Reservoir kann gleichermaßen auf die Schmierung des Sonnenrads angewendet werden. Es kann mit dem vorliegenden Erfindungsprinzip eine Staudruckschmierung von Planetenrädern und/oder Sonnenrad erreicht werden. Da die Anzahl der Schmiermittelaufnahmekanäle nicht begrenzt ist, kann bei einer Schmierung von Planetenrädern und Sonnenrad die Schmiermittelförderung ausschließlich auf einer axialen Getriebeseite vorgenommen werden. Es können dafür aber auch beide axialen Getriebeseiten verwendet werden.
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Die Umsetzung der erfinderischen Idee kann sehr einfach und mit wenig Aufwand realisiert werden. Beispielsweise können in dem einen oder beiden Planetenträgern Nuten gefräst sein, die den Querschnitt des zu bildenden Schmiermittelaufnahmekanals darstellen. Dann wird z.B. ein entsprechendes Bauteil auf das Nutmuster gelegt und mit dem jeweiligen Planetenträger fluiddicht verbunden. Die entsprechenden radialen und axialen Durchgänge und Kanäle können jedoch auch in einstückige Planetenträger gebohrt werden.
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Wie bereits vorangehend beschrieben ist, ergibt sich die Bewegungsrichtung des Schmiermittels in dem Schmiermittelaufnahmekanal entsprechend dem resultierenden Druck in dem Kanal. Ist der einwärts wirkende Druck größer als der auswärts wirkende Druck, so wird Schmiermittel zur Drehmitte hin radial einwärts gefördert. Umgekehrt gilt, wenn der einwärts wirkende Druck kleiner als der auswärts wirkende Druck ist, so wird das in dem Schmiermittelaufnahmekanal vorhandene Schmiermittel radial auswärts bewegt. Da die Schwerkraft in dieser Hinsicht je nach Drehphase das Vorzeichen wechselt, können unterschiedliche Arten der Schmierung realisiert werden. Der Einfachheit halber wird nun angenommen, dass in der Drehphase oberhalb der Drehachse die Gravitation schmiermittelfördernd wirkt und dass in der Drehphase unterhalb der Drehachse die Gravitation schmiermittelhemmend wirkt. Je nach spezifischer Konfiguration der Schmiervorrichtung und des Planetengetriebes kann vorgesehen werden, dass die Druckresultierende entweder gänzlich über den Umfang oder nur abschnitts- bzw. phasenweise positiv ist in der radial nach innen führenden Richtung ist. Bei einer Anordnung mit Reservoir hat eine phasenweise bzw. unterbrochene Schmiermittelförderung zur Folge, dass das Schmiermittelniveau zu- und abnimmt. Bei einer Anordnung ohne Reservoir hat eine phasenweise bzw. unterbrochene Schmiermittelförderung zur Folge, dass die Schmiermittelzuführung an zu schmierende Bauteile vorübergehend ausgesetzt wird. Je nach Schmiermittelbedarf kann auch solch eine Anordnung einsetzbar sein.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung in einer Ausführungsform,
- 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Details X, das in 1 gekennzeichnet ist,
- 3 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Schmiervorrichtung in der Ausführungsform, dessen Verlauf entlang der Linie III in 1 gezeigt ist, und
- 4 zeigt einen weiteren Schnitt durch die erfindungsgemäße Schmiervorrichtung in der Ausführungsform, dessen Verlauf entlang der Linie IV in 1 gezeigt ist.
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Beschreibung der Ausführungsform
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1 zeigt eine Schmiervorrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung. Das darin gezeigte Planetengetriebe weist ein Sonnenrad, drei Planetenräder und ein Hohlrad auf. Das innen verzahnte Hohlrad liegt einstückig mit einem Getriebegehäuse vor.
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In der 1 ist das Planetengetriebe in einer axialen Ansicht zu sehen, wobei verdeckte Kanten als Strichlinien dargestellt sind. Hinter den flächigen Planetenträgern sind die äußersten Spitzen der Planetenräder zu sehen, welche die Hohlradverzahnung kämmen. Ferner sind radial außerhalb des Planetenträgers vier Schöpfdüsen bzw. Schmiermitteleinlässe 10 bzw. 11 zu sehen. Wie aus 1 hervorgeht, sind zwei Paare von Schmiermitteleinlässen und Schmiermittelaufnahmekanälen zu sehen. Ein Paar besteht jeweils aus zwei diametral gegenüberliegenden Einlässen bzw. Kanälen. Die Schmiermittelaufnahmekanäle, die zu den Schmiermittelaufnahmeeinlässen 10 und 11 gehören, reichen von der Hohlradverzahnung bis hin zu dem Sonnenrad.
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Das zweite Paar von Schmiermittelaufnahmeeinlässen und -kanälen ist zu dem ersten Paar etwa um 60° versetzt und reicht von der Hohlradverzahnung bis an den innersten gestrichelten Ring in 1, der zu einem Reservoir gehört, das nachfolgend beschrieben wird. Wie ebenfalls aus 1 heraus ersichtlich wird, hat jeder der zwei Schmiermittelaufnahmeeinlässe, die zu einem Paar von diametral gegenüberliegenden Schmiermittelaufnahmekanälen gehören, jeweils eine Schmiermittelaufnahmeöffnung, die zur gleiche Seite hin offen ist. Mit anderen Worten gibt es für jede Drehrichtung der Schmiermittelaufnahmekanäle genau einen Kanal, dessen Einlassöffnung in die entsprechend vorliegende Drehrichtung zeigt. Damit wird gewährleistet, dass drehrichtungsunabhängig immer ein Schmiermittelaufnahmeeinlass zur Schmiermittelaufnahme aufgrund des Staudrucks in der Lage ist.
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2 zeigt die vergrößerte Ansicht des Details, das in 1 mit einem Kreis und einem X markiert ist. In 1 wie auch in 2 ist der Ölfluss durch eine Linie aus abwechselnden Strichen und Punkten dargestellt. In 2 ist in einem größeren Maßstab die Hohlradverzahnung zu sehen und auf Höhe dieser Hohlradverzahnung befindet sich der Einlass bzw. die Schöpföffnung 13, durch die Schmiermittel aufgrund des hydrostatischen Drucks des hohlzylindrischen, sich drehenden Schmiermittelraums und maßgeblich aufgrund des von der Drehzahldifferenz abhängigen Staudrucks aufgenommen wird.
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Wie aus 2 heraus klar wird, wird Schmiermittel in der Umfangsrichtung aufgenommen und anschließend in der radialen Richtung einwärts gefördert. In der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in 2 gezeigt ist, ist die Schöpfdüse bzw. das Einlassbauteil als ein separates Bauteil ausgeführt, das in die radiale Bohrung in dem Planetenträger eingesetzt wird. Ferner ist aus 2 heraus ersichtlich, dass im Förderquerschnitt von dem Einlassbauteil hin zu der radialen Bohrung in dem Planetenträger eine Querschnittsaufweitung stattfindet.
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3 zeigt den komplexen Schnitt, der in 1 mit III bezeichnet ist. Dieser Schnitt führt von der Oberseite direkt durch die Drehachse des obersten Planetenrads 5 sowie durch den zugehörigen Planetenbolzen 3 hindurch bis zur Mitte des Sonnenrads. Von der Mitte des Sonnenrads weiter führt der Schnitt durch eine radiale Querbohrung 27 sowie eine Schöpfeinrichtung 2, welche dem Schmiermittelaufnahmekanal und dem Schmiermittelaufnahmeeinlass entsprechen.
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Diese Schnittansicht in 3 zeigt ebenfalls eine radiale Ausdrehung 8, die als das Schmiermittelreservoir dient. Auch in 3 zeigt eine dreifach gepunktete Strichlinie den Ölfluss an. In der unteren Hälfte von 3 ist ersichtlich, dass durch die Schöpfeinrichtung 2 Schmiermittel aus dem hohlzylindrischen Schmiermittelraum aufgenommen wird und in Richtung zu dem Sonnenrad hin radial einwärts gefördert wird. Diese Förderung reicht bis an eine radiale Position, an der die radiale Bohrung in einen axialen Durchgang 17 mündet, der wiederum direkt in das Schmiermittelreservoir 8 führt. Das Schmiermittel, das in das Reservoir 8 eingetreten ist, unterliegt gleichermaßen der Fliehkraft und wird dadurch radial auswärts gedrängt.
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Die radiale Ausdrehung bzw. das Reservoir 8, das auch in 1 zu sehen ist, erstreckt sich in Umfangsrichtung des Planetengetriebes, insbesondere in Umfangsrichtung des Planetenträgers. Folglich ist das Reservoir auch in der oberen Hälfte von 3 zu sehen, wo die Schnittführung durch das Planetenrad 5 und den zugehörigen Planetenbolzen 3 hindurch verläuft. Das Reservoir hat einen weiteren axialen Durchgang zum Abgeben von Schmiermittel, der in radialer Richtung weiter außerhalb liegt als der axiale Durchgang 17, durch den das Schmiermittel zugeführt wird. Durch diesen weiteren axialen Durchgang wird Schmiermittel von dem Reservoir in axialer Richtung hin zu dem Planetenrad bzw. dem Planetenbolzen 3 abgegeben. Das abgegebene Schmiermittel aus dem Reservoir tritt in das Innere des hohlen Planetenbolzens 3 ein und verlässt diesen wiederum durch eine radiale Querbohrung 27, die in dem Planetenbolzen zur radialen Außenseite hin an einem axialen Mittenabschnitt vorgesehen ist. Das Schmiermittel wird somit in den Spalt zwischen Planetenlagerbolzen 3 und Planetenrad 5 abgegeben und schmiert diese Verbindung.
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In 3 ist gleichermaßen der hohlzylindrische Schmiermittelraum dargestellt in den die erfindungsgemäße Schmiermittelvorrichtung eintaucht. Für die in 3 dargestellte Konfiguration der Schmiermittelaufnahmevorrichtung wäre es ausreichend, wenn der Schmiermittelpegel lediglich den halben Betrag hätte, um die Schöpfeinrichtung bzw. den Schmiermittelaufnahmeeinlass 2 vollständig in den Schmiermittelraum eintauchen zu lassen. Selbst dann wäre eine ausreichende Schmierung gewährleistet.
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In 4 ist die erfindungsgemäße Schmiermittelschöpfeinrichtung in dem Schnitt IV dargestellt, der in 1 dargestellt ist. Die Schöpfeinrichtung 10 ist mit der Radialbohrung 14 verbunden, die in 1 dargestellt ist. Diese Radialbohrung entspricht dem vorangehend genannten Schmiermittelaufnahmekanal, der in 4 bis zum Sonnenrad hin reicht. Aus 4 ist ebenfalls ersichtlich, dass das Reservoir 8, das in der vorliegenden Ausführungsform als eine Ausdrehung in einem Deckel 6 vorgesehen ist, nicht mit dem Schmiermittelaufnahmekanal 14 in Verbindung steht. Das durch den Kanal 14 geförderte Schmiermittel kann entweder direkt an zu schmierende Teile abgegeben werden oder kann gleichermaßen in ein weiteres Reservoir eingeleitet werden, durch das eine oder mehrere Schmierstellen geschmiert werden können. Das Reservoir in der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich in radialer Richtung des Planetengetriebes, das einen Außenradius R aufweist, in etwa von ¼ R bis ½ R. Dieser radiale Abstand von ¼ R ist die Breite des ringförmig umlaufenden Reservoirs in der vorliegenden Ausführungsform.
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Schmierung der Verzahnung
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Die zusätzliche Schmierung des Zahneingriffes zwischen dem Sonnenrad und den Planetenrädern erfolgt über folgenden Mechanismus. Der im Getriebeinneren entstandene zylindrische Ölraum 9 rotiert in etwa mit der Drehzahl und Drehrichtung des rotierenden Gehäuses. Der Planetenträger 4 rotiert aufgrund der Getriebeuntersetzung mit einer davon abweichenden, niedrigeren Drehzahl in der vorliegenden Ausführungsform und taucht in den zylindrischen Ölraum 9 ein.
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Mithilfe von mindestens einer Schöpfeinrichtung bzw. einem Schmiermitteleinlass 10, 11, auch Schöpfdüse genannt, welche radial außen am Planetenträger befestigt ist, wird das Öl als das Schmiermittel in der vorliegenden Ausführungsform aus dem äußeren zylindrischen Schmiermittelraum abgeschöpft und über mindestens eine radiale Bohrung 14 in Richtung zum schmiermittelfreien Zentrum gedrückt und von hier zur im Zentrum befindlichen Sonne befördert.
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Da die Drehrichtung des Gehäuses je nach Applikation im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn erfolgen kann, müssen beide Drehrichtungen durch eine sinnvolle Anordnung von Schöpfdüsen berücksichtigt werden.
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Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass zwei um180° versetzte Schöpfdüsen radial am Umfang des Planetenträgers angeordnet sind, bei denen die Schöpföffnung 13 in entgegen gesetzte Umfangsrichtungen zeigt. Hierdurch erfolgt eine von der Drehrichtung unabhängige, aber gleich große Schöpfwirkung. Durch die Anordnung von zwei um 180° versetzten Schöpfdüsen ist außerdem ein Massenausgleich gegeben.
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Schmierung der Planetenlager
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Die zusätzliche Schmierung der Planetenlager, z.B. Gleitlager erfolgt über folgenden Mechanismus: Der im Getriebeinneren entstandene zylindrische Ölraum 9 rotiert in etwa mit der Drehzahl und Drehrichtung des rotierenden Gehäuses. Der Planetenträger 4 rotiert aufgrund der Getriebeuntersetzung mit einer davon abweichenden, niedrigeren Drehzahl und taucht in den zylindrischen Ölraum 9 ein. Mithilfe von mindestens einer Schöpfeinrichtung 1, 2, auch Schöpfdüse genannt, welche radial außen am Planetenträger befestigt ist, wird das Öl aus dem äußeren zylindrischen Öl- bzw. Schmiermittelraum abgeschöpft und über mindestens eine radiale Bohrung 7 in Richtung nach innen gedrückt. Die Bohrung wird innerhalb des Planetenträgers in einen axial verlaufenden Durchgang 17 umgelenkt. Auf dem Planetenträger wird ein Deckel 6 befestigt, welcher eine ringförmige Ausdrehung 8 aufweist. Die ringförmige Ausdrehung 8 hat einen Innendurchmesser, dessen Radius kleiner als die radiale Position des axialen Ölaustritts im Planetenträger ist, und einen Außendurchmesser, dessen Radius größer als die radiale Position der Schmierbohrung des Gleitlagers ist. Durch diese Gestaltung wird das Öl also von außen nach innen, dann axial abgelenkt, um dann aufgrund der Fliehkraft den freigedrehten Raum (Reservoir) 8 des Deckels 6 von außen her zu befüllen.
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Die Planetenbolzen 3 selbst haben jeweils eine axiale Bohrung 15, welche mittig einen Bereich mit größerem Durchmesser 16 aufweisen können und zumindest eine radiale Querbohrung 27 haben. Da die Bohrungen der Planetenbolzen 3 innerhalb eines Planetenträgers denselben Durchmesser haben und auf demselben Teilkreis angeordnet sind, wird das Öl mit gleicher Menge in alle axiale Bohrungen 15 der Planetenbolzen 3 strömen.
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Analog zur Beschreibung „Schmierung der Verzahnung“ ist die Anordnung so gewählt, dass eine von der Drehrichtung unabhängige Schöpfwirkung entsteht und ein Massenausgleich gegeben ist.
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Modifikationen
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Falls die erfindungsgemäße Schmiervorrichtung in ein Planetengetriebe eingesetzt bzw. darin verwendet werden soll, welches eine größtenteils gleichmäßige bzw. gleichförmige Getriebeübersetzung im Betrieb liefert (Dauerbetrieb), können die entsprechenden Schöpfeinrichtungsöffnungen auch alle in eine Richtung, nämlich in Drehrichtung, ausgerichtet sein.
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Ferner ist die Anzahl der entsprechenden Schöpfeinrichtungen einschließlich dem Aufnahmeeinlass und dem Aufnahmekanal nicht begrenzt. In einem Planetengetriebe mit drei Planetenrädern können auch jeweils drei Schöpfeinrichtungen mit oder ohne Reservoir vorgesehen sein, welche entweder mit den Positionen der Planetenbolzen übereinstimmen oder sich zwischen diesen befinden. Hierbei ist lediglich der Massenausgleich zu beachten.
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Darüber hinaus kann eine Anordnung mit oder ohne Reservoir vollständig in dem Deckel 6 vorgesehen sein. In diesem Fall kann der Deckel oder der Planetenträger mit einem entsprechenden Nutmuster versehen werden. Dann verläuft eine Nut (Schmiermittelaufnahmekanal) in radialer Richtung einwärts, macht einen Versatz in Drehrichtung (Umfangsrichtung) und verläuft dann wieder radial auswärts, um schließlich in axialer Richtung zur Planetenradschmierung abzubiegen. Falls nun die Nutbreite des radial auswärts verlaufenden Teils verbreitert wird, kann dieser Abschnitt die Reservoirfunktion erfüllen.
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Das Reservoir muss nicht zusammenhängend und umlaufend vorgesehen sein. Die Reservoirfunktion kann auch von einer Vielzahl separat vorgesehener Pufferspeicher erfüllt werden, die jeweils von einem oder mehreren Schmiermittelaufnahmekanälen versorgt werden und/oder Schmiermittel an einen oder mehrere Schmiermittelbohrungen abgeben.
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Im Vorangehenden wurde lediglich beschrieben, dass das Innere der Planetenlagerbolzen mit Schmiermittel versorgt wird. Wenn jedoch in dem gleichen Reservoir oder einem separaten Reservoir an einer radial weiter einwärts liegenden Position ein weiterer axialer Schmierdurchgang vorgesehen wird, kann dieser die Schmierung der Planetenradverzahnung entweder gänzlich übernehmen oder diese zumindest unterstützen. Diese Möglichkeit kann zu einer Schmiermittelvorrichtung führen, bei der der hohlzylindrische Schmiermittelraum einen Pegel haben kann, der nicht einmal bis zur Hohlradverzahnung reicht. In diesem Fall wären die Planschverluste noch weiter verringert.
