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Die Erfindung betrifft eine Ölleitschale nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Getriebe mit einer entsprechenden Ölleitschale.
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Ölleitschalen verschiedener Konstellationen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Leitschalen dienen der Bevorratung von Schmiermittel an Stellen, an denen es aus dem Schmiermittelsumpf heraus selbst nicht bereitgestellt werden kann oder soll. Damit wird Schmiermittel und Kühlmittel an kritischen Stellen zur Verfügung gestellt, ohne vermeidbare Verluste durch zu starkes Eintauchen und Pantschen von rotierenden Bauteilen im Schmiermittelsumpf in Kauf nehmen zu müssen. Als Schmiermittel kommt insbesondere Öl in Betracht. Von besonderer Bedeutung ist die Versorgung derjenigen Stellen der rotierenden Bauteile, an denen eine ausreichende Schmierung und Kühlung von entscheidender Bedeutung ist. Dies sind beispielsweise die Bereiche des Zahneingriffs bei ineinandergreifenden Zahnrädern einer Übersetzungsstufe. Wenn Teile eines an der Übersetzungsstufe beteiligten Zahnrades in den Schmiermittelsumpf eintauchen, wird das Schmiermittel von den Zähnen mittransportiert und durch die Rotation des Zahnrades tangential von diesem abgeschleudert. Der Bereich des direkten Zahneingriffs selbst, der an einem Punkt der Drehung des Zahnrades liegt, der weiter vom Aufnahmepunkt des Schmiermittels im Schmiermittelsumpf entfernt ist als der Abgabepunkt des Schmiermittels, an dem das Schmiermittel vom Zahnrad tangential weggeschleudert wird, kann dadurch gegebenenfalls eine zu geringe Menge an Schmiermittel erhalten.
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Häufig sind Ölleitschalen an ihrer den rotierenden Bauteilen zugewandten Oberfläche mehr oder weniger horizontal ausgebildet, so dass das abgeschleuderte Schmiermittel nahezu senkrecht nach oben fliegt und dann entweder an der Innenwand des Gehäuses wieder in den Schmiermittelsumpf zurückfließt oder aber wenig Schmiermittel an der gewünschten Stelle zur Schmierung und Kühlung ankommt.
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So ist beispielgebend aus der
DE 10 2006 045 238 A1 eine Einrichtung bekannt zur Beölung einer Zahnradpaarung oberhalb des Ölsumpfs bei einem Getriebe mit Tauchschmierung, wobei das Schleuderöl eines in den Ölsumpf eintauchenden Zahnrades gezielt zu einer Zahnradpaarung oberhalb des Ölsumpfes gelenkt wird, wobei die Einrichtung eine Umlenkeinrichtung für das Schleuderöl aufweist, welche unterhalb des in den Ölsumpf eintauchenden Zahnrades angeordnet ist und durch die das Schleuderöl gezielt zu einer benachbarten Zahnradpaarung oberhalb des Ölsumpfs gelenkt wird.
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Aus der
DE 10 2015 215 788 A1 schließlich ist eine Ölleitschale für ein Getriebe mit einem Oberflächenbereich bekannt, der sich in Richtung von wenigstens einem in der Ölleitschale rotierenden Bauteil des Getriebes erstreckt. Der Oberflächenbereich bildet wenigstens einen Abschnitt aus, in dem das wenigstens eine rotierende Bauteil des Getriebes vorgesehen ist, wobei der wenigstens eine Abschnitt Kanten aufweist, die einen dem wenigstens einen rotierenden Bauteil zugeordneten Teil des Oberflächenbereichs begrenzen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ölleitschale für ein Getriebe und ein damit ausgestattetes Getriebe vorzuschlagen, die bestehende Unzulänglichkeiten beseitigen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Ölleitschale mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Getriebe mit einer Ölleitschale mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
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Erfindungsgemäß weist eine Ölleitschale für ein Getriebe einen Oberflächenbereich auf, der sich in Richtung von wenigstens einem in der Ölleitschale rotierenden Bauteil des Getriebes erstreckt. Ein solches Bauteil kann ein Zahnrad oder auch eine Welle sein, auf der beispielsweise Zahnräder befestigt sind. Der Oberflächenbereich stellt einen Teil der Gesamtoberfläche der Ölleitschale dar, die neben dem sich in Richtung der vorgesehenen Bauteile erstreckenden Teil zumindest einen Teil aufweist, der auf der abgewandten Seite der Ölleitschale vorgesehen ist und der sich der inneren Getriebegehäusewandung zuwendet. Der sich in Richtung der rotierenden Bauteile erstreckende Oberflächenbereich bildet wenigstens einen Abschnitt aus, in dem sich ein Ölstand durch das dort angesammelte Öl ausbilden kann. In diesem Abschnitt rotiert das wenigstens eine Bauteil des Getriebes. Der wenigstens eine Abschnitt weist Kanten auf, die einen dem wenigstens einen rotierenden Bauteil zugeordneten Teil des Oberflächenbereichs begrenzen. An diesen Kanten ergibt sich der Übergang zu einem angrenzenden Bereich, der ein anderes, unterschiedliches rotierendes Bauteil beherbergt, so dass die an das Bauteil angepasste Kontur der Oberfläche der Ölleitschale anders ausgebildet ist. Nach der Erfindung sind in dem wenigstens einen Abschnitt Begrenzungsvorrichtungen vorgesehen, die in dem wenigstens einen Abschnitt ein Volumen schaffen, in dem sich Öl sammelt. Durch das zwischen den Begrenzungsvorrichtungen geschaffene Volumen kann sich Öl in größeren Mengen ansammeln, als dies mit einer Oberfläche möglich wäre, die lediglich die Kontur der rotierenden Bauteile nachbildet. In diesem Abschnitt steigt der Ölstand in diesem geschaffenen Volumen zumindest über die Kanten, die sich allein aus der Abgrenzung zu einem benachbarten Abschnitt ergeben, hinaus an. Durch den gestiegenen Ölstand in diesem Volumen verschiebt sich der Abgabepunkt, an dem das von dem rotierenden Bauteil aus diesem Volumen abgeschleuderte Öl das Volumen und damit die Ölleitschale verlässt. Der Abgabepunkt wird auf dem Umfang des rotierenden Bauteils weiter verschoben. Durch die kreisförmige Gestaltung des rotierenden Bauteils liegt der Abgabepunkt an der Oberfläche des Ölstandes in dem Volumen nicht senkrecht oberhalb des Punktes der Oberfläche der Ölleitschale, an dem Öl abgeschleudert würde, wenn kein Öl an der Oberfläche der Ölleitschale angesammelt werden könnte, sondern der Abgabepunkt verschiebt sich auf einer Kreisbahn am Umfang des rotierenden Bauteils entsprechend der Höhe des Ölstandes in dem Volumen. Hierdurch wird erreicht, dass beispielsweise bei einem rotierenden Zahnrad der Abgabepunkt näher an dem Zahneingriff dieses Zahnrades mit einem weiteren Zahnrad der Übersetzungsstufe liegt, so dass Öl gezielter in diesen Zahneingriff geschleudert werden kann. Somit stellt die Höhe des Ölstandes in dem Volumen eine Beeinflussung eines von dem wenigstens einen rotierenden Bauteil erzielten Ölschleuderwinkels dar.
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Durch die Erhöhung des Ölstands in dem Volumen wird quasi eine „virtuelle“ Erhöhung der in Richtung des rotierenden Bauteils ausgebildeten Oberfläche der Ölleitschale vorgenommen. Eine reale Erhöhung dieser Oberfläche wäre demgegenüber nur schwer möglich oder ist gar unmöglich. Durch das Vorsehen der Begrenzungsvorrichtungen und des dazwischen gebildeten Volumens wird die Aufnahme der rotierenden Bauteils in die Kontur der Ölleitschale nicht behindert, was andernfalls geschehen würde, wenn lediglich die in Richtung der rotierenden Bauteils ausgebildete Oberfläche selbst erhöht würde und dadurch der Abgabepunkt verschoben würde. Eine einfache Montage der rotierenden Bauteile in Verbindung mit der Ölleitschale würde behindert. Mögliche fertigungsbedingte Entformungs- oder Fertigungsrestriktionen bzw. Fertigungsanforderungen stehen einer bloßen Erhöhung der in Richtung der rotierenden Bauteile ausgebildeten Oberfläche ebenfalls entgegen. Derartige Restriktionen könnten auch mit höheren Kosten der Ölleitschale verbunden sein. Durch die erfindungsgemäße Ölleitschale wird die Entformbarkeit und die Entformungsrichtung der Ölleitschale nicht beeinträchtigt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Begrenzung des Volumens durch das wenigstens eine rotierende Bauteil gebildet. Somit ist das Volumen an drei Seiten von Begrenzungsvorrichtungen in Form von Wänden eingefasst und an der vierten Seite schließt das rotierende Bauteil selbst das Volumen ab.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist auch die vierte Seite, die dem rotierenden Bauteil zugewandt ist, teilweise mit einer Begrenzungsvorrichtung in Form einer Wand versehen, die einen Teil des rotierenden Bauteils und insbesondere der Verzahnung überdeckt. Eine solche zusätzliche Begrenzung ermöglicht eine genauere Steuerung des Ölflusses, indem festgelegt werden kann, wo das Öl aus dem Volumen auf die Verzahnung trifft und dadurch auch gezielt festgelegt werden kann, an welche axiale Position im Zahneingriffsbereich das Öl bevorzugt gefördert werden soll.
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Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit sieht vor, dass die Begrenzungsvorrichtung wenigstens eines Abschnittes an wenigstens einer Seite verlängert ausgebildet ist, so dass diese Begrenzungsvorrichtung auf dieser Seite den seitlichen Bereich der Verzahnung des zugehörigen Bauteils wenigstens teilweise überdeckt. Dadurch kann Öl, dass an eine Kante der Ölleitschale gedrückt wird, beispielsweise durch den Schrägungswinkel der Verzahnung, sich an dieser Kante und der verlängerten Begrenzungsvorrichtung stauen und diesen Bereich an der Kante in einem Strahl verlassen, der auf die zu beölende Stelle gerichtet ist.
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Vorzugsweise sind in dem Oberflächenbereich mehrere Abschnitte vorgesehen, in denen rotierende Bauteile des Getriebes vorgesehen sind. Somit stellt die Ölleitschale nicht nur den Abschnitt für ein einzelnes rotierendes Bauteil zur Verfügung sondern für mehrere Bauteile, beispielsweise für auf einer Welle nebeneinander angeordnete Zahnräder, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wodurch die Kontur der Oberfläche der Ölleitschale in den verschiedenen Abschnitten unterschiedlich gestaltet ist, weil sich die Kontur den unterschiedlichen Durchmessern anpasst. Wenn ein Abschnitt in einen benachbarten Abschnitt übergeht, ergibt sich eine Kante, wie oben beschrieben.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Abschnitte, wie bereits angedeutet, unmittelbar nebeneinanderliegend ausgebildet sind. Dadurch kann eine Begrenzungsvorrichtung mehrfach genutzt werden, indem sie die Begrenzung für zwei benachbarte Abschnitte bzw. Volumina bildet.
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Durch die Begrenzungsvorrichtungen werden vorzugsweise einzelne nebeneinanderliegende Abschnitte voneinander getrennt. Die einzelnen Abschnitte können dadurch unterschiedlich gestaltet sein und vorzugsweise unterschiedlich große Volumina ausbilden. Dazu kann es vorteilhaft sein, wenn die Begrenzungsvorrichtungen in einzelnen Abschnitten unterschiedliche Höhen aufweisen, was dazu führen kann, dass die Oberkanten der Begrenzungsvorrichtungen einen waagerechten Abschluss bilden. Die unterschiedlichen Höhen ermöglichen, dass der Abgabepunkt in unterschiedlichen Abschnitten bei einem unterschiedlichen Ölstand erfolgt. Hierdurch kann eine Anpassung an die Dimensionen der rotierenden Bauteile und die gewünschten Zielbereiche des abgeschleuderten Öls erreicht werden.
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Um den Zufluss des gesammelten Öls zu dem rotierenden Bauteil zu verbessern, kann es je nach Einbaulage der Ölleitschale vorteilhaft sein, dass der Oberflächenbereich in einem Abschnitt zu dem in dem Abschnitt rotierenden Bauteil hin geneigt ist. Dadurch ist sichergestellt, dass der Inhalt des gebildeten Volumens auch am rotierenden Bauteil zur Förderung an die zu schmierenden oder zu kühlenden Stellen ankommt. Damit in derart geneigten Abschnitten das Volumen so gefüllt werden kann, dass ein ausreichend und gewünscht hoher Ölstand erreicht wird, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Höhe einer Begrenzungsvorrichtung eines Abschnitts zu dem in diesem Abschnitt rotierenden Bauteil hin zunimmt.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Getriebe mit einer Ölleitschale, die nach den zuvor beschriebenen Merkmalen ausgebildet ist.
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Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1: eine Schrägansicht einer Ölleitschale,
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2: einen ersten Schnitt durch die Ölleitschale und ein darin angeordnetes Zahnrad,
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3: einen zweiten Schnitt mit zwei zusammenwirkenden Zahnrädern.
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Die 1 zeigt eine Ölleitschale 2, von der ein in Richtung von in der Ölleitschale aufzunehmenden und hier nicht gezeigten rotierenden Bauteilen gerichteter Oberflächenbereich 4 und ein in Richtung des umgebenden und hier ebenfalls nicht gezeigten Getriebegehäuses gerichteter Oberflächenbereich 6 dargestellt ist. Der in Richtung der rotierenden Bauteile gerichtete Oberflächenbereich 4 ist in mehrere Abschnitte 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 aufgeteilt. Die Mulden in den Abschnitten 8 bis 20 weisen unterschiedliche Durchmesser auf und sind für die Aufnahme von rotierenden Bauteilen mit unterschiedlichen Durchmessern vorgesehen. So ist beispielsweise der Abschnitt 12 vorgesehen zu Aufnahme eines Zahnrades mit großem Durchmesser, während der Abschnitt 18 zur Aufnahme eines Zahnrades mit gegenüber dem Zahnrad in Abschnitt 12 kleinerem Durchmesser vorgesehen ist. Der Abschnitt 20 eignet sich zur Aufnahme eines Wellenabschnittes einer Getriebewelle, auf der die in den Abschnitten 12 und 18 aufgenommenen Zahnräder angeordnet sein können. Zwischen den einzelnen Abschnitten 8 bis 20 bilden sich bei den Übergängen von einem Abschnitt in den benachbarten Abschnitt Kanten 32 aus, die begründet sind durch die unterschiedlichen Durchmesser der Mulden der Abschnitte.
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Der Oberflächenbereich 4 ist in den Abschnitten zu den Mulden hin geneigt ausgebildet. Seitlich der Mulden zur Aufnahme der rotierenden Bauteile sind Flächen 22 und 24 vorgesehen, von denen die eine Fläche 22 auf der Eintrittsseite 26 des rotierenden Bauteils an die jeweilige Mulde angrenzt, während die Fläche 24 an die jeweilige Mulde auf der Austrittsseite 28 des rotierenden Bauteils aus der Mulde angrenzt.
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Auf der Austrittsseite 28 sind die Flächen 24 umgeben von Begrenzungsvorrichtungen 30, die in Form von Wänden die den einzelnen Abschnitten 8 bis 20 zugehörigen Flächen 24 voneinander abgrenzen. Die Höhe der Begrenzungsvorrichtungen 30 nimmt von der Austrittsseite 28 bis zum äußeren Rand 34 der Fläche 24 auf dem Oberflächenbereich 6 zu. Somit ist die Innenhöhe hi an der Begrenzungsvorrichtung 30 größer als die Außenhöhe ha.
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Die 2 zeigt in einem Schnitt einen Blick auf die Ölleitschale 2, die in einem Ölsumpf 36 in einem Getriebegehäuse 38 angeordnet ist. Das Öl stellt sich in dem Getriebegehäuse 38 auf einen Ölstand 48 ein. In der Ölleitschale 2 ist ein Zahnrad 40 angeordnet, das auf einer Welle 42 um eine Rotationsachse 44 rotiert. Am Öleintritt 46 gelangt Öl aus dem Ölsumpf 36 in den Abschnitt der Ölleitschale, was durch einen Öleintrittspfeil 50 dargestellt ist. Das Öl wird vom Zahnrad 40 in der Rotationsrichtung des Zahnrades 40 gefördert, was durch den Ölförderpfeil 52 dargestellt ist. An der Austrittsseite 28 der Ölleitschale 2 wird das Öl tangential abgeschleudert, was der Ölaustrittspfeil 54 zeigt, und fällt in das Volumen zwischen den Begrenzungsvorrichtungen 30 und der Fläche 24 zurück, dargestellt durch den Ölrückführpfeil 56.
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Die 2 zeigt den Zustand kurz nach dem Anlaufen des Getriebes, wobei erst wenig Öl in dem Volumen zwischen den Begrenzungsvorrichtungen 30 und der Fläche 24 gesammelt wurde, was der Ölstand 58 in diesem Volumen andeutet. Dadurch dass der Ölstand 58 noch gering ist, erfolgt das Abschleudern des Öls nahezu tangential nach oben.
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Einen veränderten Zustand im fortschreitenden Betrieb des Getriebes zeigt die 3. Der Ölstand 58 zwischen den Begrenzungsvorrichtungen 30 und der Fläche 24 ist angestiegen. Das Zahnrad 40 dreht sich weiter in Richtung des ersten Drehrichtungspfeils 60 und fördert Öl gemäß Ölförderpfeil 52. Das Zahnrad 40 greift in ein weiteres Zahnrad 62 ein, das in Richtung eines zweiten Drehrichtungspfeils 64 entgegen der Richtung des ersten Drehrichtungspfeils 60 dreht. Beide Zahnräder 40 und 62 greifen in einem Zahneingriffsbereich 66 ineinander ein. Dies ist ein Bereich, der einer besonderen Schmierung bzw. Kühlung bedarf. Dabei ist insbesondere die Verzahnung bzw. die gemeinsame Kontaktfläche der beiden im Eingriff befindlichen Räder zu schmieren. Durch eine bessere Schmierung ergibt sich weniger Reibung und dadurch weniger Wärmeentwicklung. Durch den höheren Ölstand 58 wird das Öl weiter in Richtung des Zahneingriffsbereichs 66 umgelenkt und das vom Zahnrad 40 geförderte Öl verlässt das Volumen zwischen den Begrenzungsvorrichtungen 30 und der Fläche 24 später und wird unter einem anderen Winkel abgeschleudert, so dass das abgeschleuderte Öl, das durch den Ölaustrittspfeil 68 dargestellt ist, den Zahneingriffsbereich 66 gezielt trifft.
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Zusätzlich kann Spritzöl, welches an der Innenseite des Getriebegehäuses (38) herunterläuft, sich im Bereich zwischen den Begrenzungsvorrichtungen (30) wieder (gekühlt) sammeln, wobei es ggf. bereits gekühlt wird, und kann so die Umlenkung bzw. das Auffüllen des Volumens unterstützen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Ölleitschale
- 4
- Oberflächenbereich
- 6
- Oberflächenbereich
- 8
- Abschnitt
- 10
- Abschnitt
- 12
- Abschnitt
- 14
- Abschnitt
- 16
- Abschnitt
- 18
- Abschnitt
- 20
- Abschnitt
- 22
- Fläche
- 24
- Fläche
- 26
- Eintrittsseite
- 28
- Austrittsseite
- 30
- Begrenzungsvorrichtung
- 32
- Kante
- 34
- äußerer Rand
- 36
- Ölsumpf
- 38
- Getriebegehäuse
- 40
- Zahnrad
- 42
- Welle
- 44
- Rotationsachse
- 46
- Öleintritt
- 48
- Ölstand
- 50
- Öleintrittspfeil
- 52
- Ölförderpfeil
- 54
- Ölaustrittspfeil
- 56
- Ölrückführpfeil
- 58
- Ölstand
- 60
- Drehrichtungspfeil
- 62
- Zahnrad
- 64
- Drehrichtungspfeil
- 66
- Zahneingriffsbereich
- 68
- Ölaustrittspfeil
- hi
- Innenhöhe
- ha
- Außenhöhe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006045238 A1 [0004]
- DE 102015215788 A1 [0005]
