DE10207551C1 - Vorrichtung zum Schmieren von Getriebeteilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmieren von Getriebeteilen in einem Differenzialgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Gehäuse vorgesehenem ersten Getrieberaum für das Ausgleichsgetriebe mit Tellerrad und dem antreibenden Ritzel und einem durch eine Zwischenwand getrennten zweiten Getrieberaum mit die Ritzelwelle drehbar aufnehmenden Wälzlagern, wobei in der Zwischenwand geodätisch zueinander versetzte Durchbrüche angeordnet sind, über die Getriebeöl dem zweiten Getrieberaum zufließen und von diesem abfließen kann. Zur Verbesserung der Schmiereigenschaften und des Wirkungsgrades des Differenzialgetriebes wird vorgeschlagen, dass zwischen den beiden Wälzlagern eine die Ritzelwelle und die Wälzelemente der Wälzlager zumindest teilweise abdeckende Hülse angeordnet ist, wobei zwischen der Hülse und der Ritzelwelle ein freier Durchgang für Getriebeöl ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmieren von Getrie­ beteilen in einem Differenzialgetriebe, insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Durch die DE 28 39 886 C2 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung an einem Kegelraddifferenzial für Kraftfahrzeuge bekannt. Die Schmierung der beiden Kegelrollenlager der Ritzelwelle erfolgt ü­ ber einen geodätisch hoch liegenden Durchbruch in der Zwi­ schenwand des Getriebegehäuses. Über diesen Durchbruch strömt das von dem Tellerrad des Differenziales aufgewirbelte Ge­ triebeöl in den zweiten Getrieberaum und von dort durch die Kegel­ rollenlager hindurch wieder in den ersten Getrieberaum. Bei der weiterhin bekannten DE 24 37 608 C2 ist für diese Rückströmung zusätzlich ein weiterer Durchbruch in der Gehäuse-Zwischenwand vorgesehen.

Obwohl diese bekannten Vorrichtungen eine zuverlässige Schmierung der Wälzlager bzw. Kegelrollenlager sicherstellen, sind funktionelle Verbesserungen noch möglich.

Aus der gattungsbildenden US 23 68 963 (Fig. 4) ist eine Vorrich­ tung zum Schmieren von Getriebeteilen in einem Differenzialge­ triebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge bekannt mit einem in ei­ nem Gehäuse vorgesehenen ersten Getrieberaum für das Aus­ gleichsgetriebe mit Tellerrad und dem antreibenden Ritzel und einem durch eine Zwischenwand getrennten zweiten, die Ritzel­ welle ringförmig umgebenden Getrieberaum mit die Ritzelwelle drehbar aufnehmenden Wälzlagern. Dabei sind in der Zwischen­ wand geodätisch zueinander oberhalb und unterhalb der Ritzel­ welle versetzte Durchbrüche angeordnet, über die Getriebeöl dem zweiten Getrieberaum zufließen und von diesem abfließen kann. Zudem ist zwischen den beiden Wälzlagern eine die Ritzelwelle und die Wälzelemente der Wälzlager zumindest teilweise abde­ ckende Hülse angeordnet, wobei zwischen der Hülse und der Rit­ zelwelle ein freier Durchgang für Getriebeöl ausgebildet ist.

Konkret verläuft bei dieser Anordnung als geodätisch oberer Durchbruch ein Kanal oberhalb des zweiten ringförmigen Getrie­ beraums in einen ritzelfernen Bereich und ist dort über eine Öff­ nung mit dem zweiten Getrieberaum verbunden. Ein an das ritzel­ ferne Wälzlager anschließender Ölringraum ist kanalförmig als unterer Durchbruch unterhalb des zweiten Getrieberaums und an diesem vorbei mit dem ersten Getrieberaum verbunden. Eine Hülse teilt hier den zweiten Getrieberaum in volumenmäßig etwa zwei gleich große Ringräume, wovon ein ritzelferner, radial inne­ rer Ringraumbereich über eine Öffnung mit dem radial äußeren Ringraum verbunden ist. Die Hülse enthält einen inneren Ring­ flansch, der über einen schmalen Ringspalt eine geringe Ölströ­ mung in den ritzelnahen, radial inneren Ringraumbereich oder von dort her zulässt. Durch diesen strömungsdrosselnden Ring­ flansch ist kein ungedrosselter Durchgang für Getriebeöl zwi­ schen der Hülse und der Ritzelwelle ausgebildet. Weiter liegt hier kein geodätisch tiefer liegender Durchbruch als unmittelbare Ver­ bindung zwischen dem ersten Getrieberaum und dem zweiten Getrieberaum vor. Die Beölung des ritzelnahen Kegelrollenlagers erfolgt somit hier im Wesentlichen vom ersten Getrieberaum aus. Auch die Beölung des ritzelfernen Kegelrollenlagers erfolgt durch weitgehend direkte Verbindung zum ersten Getrieberaum durch den Kanal und die Öffnungen, wobei dann dieses durch das Ke­ gelrollenlager geflossene Öl ohne weitere Berührung mit dem zweiten Getrieberaum durch den unteren Kanal wieder in den ers­ ten Getrieberaum abfließt. Von diesem Ölfluss wird allenfalls eine geringe Menge durch den Ringspalt zum anderen Kegelrollenla­ ger zurückgeführt oder evtl. auch von dort her zugeführt, wobei dies offengelassen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung der gat­ tungsgemäßen Art mit einfachen baulichen Mitteln hinsichtlich der Schmierung und des Getriebe-Wirkungsgrades weiter zu verbes­ sern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Pa­ tentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß Anspruch 1 bilden die Durchbrüche eine direkte Verbin­ dung zwischen dem ersten Getrieberaum und dem zweiten Ge­ trieberaum durch die Zwischenwand hindurch, wobei von einem an das ritzelferne Wälzlager anschließenden Ölraum ein weiterer Durchbruch unterhalb der Ritzelwelle angeordnet ist und eine di­ rekte Verbindung zum zweiten Getrieberaum bildet.

Ferner ist der geodätisch tiefer liegende Durchbruch im Gehäuse zwischen den beiden Getrieberäumen im Querschnitt zumindest zeitweilig derart vermindert, dass bei in Betrieb befindlichem Dif­ ferenzial Getriebeöl im zweiten Getrieberaum gespeichert wird.

Damit wird ein den Erfordernissen optimal angepasster Ölfluss für die Beölung der Kegelrollenlager erreicht, der insbesondere durch die Dimensionierungsangaben zu den Querschnitten der Durch­ brüche weiter anpassbar und optimierbar ist. Zudem wird damit ein verzögerter Getriebeölabfluss aus dem zweiten Getrieberaum erreicht, wobei diese Verzögerung im Fahrbetrieb zu einer Spei­ cherung von Getriebeöl im zweiten Getrieberaum und zu einer vorteilhaften Absenkung des Getriebeölstands im ersten Getrie­ beraum führt. Insgesamt resultiert daraus ein verminderter Zu­ fluss von Getriebeöl zu den Wälzlagern und damit verbunden eine Beruhigung des Getriebeöles allgemein und ein vermindertes Verdrängen des Getriebeöles in den Wälzelementen und Wälz­ bahnen der Wälzlager.

Der freie Durchgang zwischen der Ritzelwelle und der Hülse zwi­ schen den beiden Wälzlagern kann bevorzugt bei rotationssym­ metrischer Gestaltung der Hülse durch einen Ringspalt gebildet sein, der bevorzugt wenige Millimeter beträgt. Die Hülse kann da­ bei montagegünstig zwischen den Außenringen der Wälzlager axial eingespannt bzw. fixiert sein. Ferner können deren Enden zur Anpassung an die Wälzlager-Außenringe konisch erweitert sein.

Der Getriebeölfluss innerhalb der Hülse kann ggf. durch entspre­ chend angebrachte Durchbrüche so gesteuert sein, dass in jedem Falle eine ausreichende Lagerschmierung auch des dem An­ triebsritzel weiter entfernten Wälzlagers sichergestellt ist. Dem­ entsprechend könnte gezielt Getriebeöl auch aus dem zweiten Getrieberaum den Wälzlagern zugeführt werden. Desgleichen kann durch diese Maßnahme auch der Getriebeöl-Abfluss aus dem zweiten Getrieberaum gezielt beeinflusst werden.

Die Steuerung des Querschnittes kann beispielsweise durch ein auf die Temperatur des Getriebeöles ansprechendes Bimetall­ glied oder ein Memorymetallglied oder ggf. durch ein elektromag­ netisch gesteuertes Ventil bewerkstelligt sein.

Schließlich kann die Hülse fertigungstechnisch günstig und ge­ wichtsoptimiert aus Kunststoff beispielsweise in Spritztechnik her­ gestellt sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weite­ ren Einzelheiten näher beschrieben.

Die anliegende schematische Zeichnung zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch ein abschnittsweise dargestelltes Kegelrad- Differenzial für Kraftfahrzeuge mit einer Ritzelwelle und einer die­ se umgebenden Hülse.

Das nur abschnittsweise dargestellte Kegelrad-Differenzial 10 für Kraftfahrzeuge ist soweit nicht dargestellt bekannter Bauart, bei­ spielsweise wie in der vorgenannten DE 28 39 886 C2 gezeigt.

Dabei ist in dem nur teilweise dargestelltem Gehäuse 12 ein ers­ ter Getrieberaum 14 und ein zweiter Getrieberaum 16 ausgebil­ det, die durch eine Zwischenwand 18 unterteilt sind.

In der Zwischenwand 18 und in einer weiteren Gehäuseendwand 20 sind in entsprechenden Stufenbohrungen je ein Wälzlager bzw. Kegelrollenlager 22, 24 eingesetzt, die zur axial und radial spiel­ freien Lagerung einer Ritzelwelle 26 mit einem Antriebsritzel 28 dienen.

Das in den ersten Getrieberaum 14 ragende Antriebsritzel treibt ein nur abschnittsweise ersichtliches Tellerrad 30 des weiter nicht dargestellten Kegelrad-Differenziales mit einem Ausgleichsgehäu­ se, Planetenrädern, Achskegelrädern etc. an.

In dem zweiten Getrieberaum 16 ist um die Ritzelwelle 26 herum eine rotationssymetrische Hülse 32 aus Kunststoff angeordnet.

Die Hülse 26 weist zwei sich zu deren stirnseitige Enden hin erwei­ ternde Konusabschnitte 34, 36 auf, die sich unter Vorspannung an den Außenringen 22a bzw. 24a der Kegelrollenlager 22, 24 abstüt­ zen. Der mittlere Abschnitt 38 der Hülse 32 ist zylindrisch mit ei­ nem Innendurchmesser ausgeführt, der ca. 2 mm größer als der korrespondierende Außendurchmesser der Ritzelwelle 26 ist; dementsprechend ist zwischen der Ritzelwelle 26 und der Hülse 32 bzw. deren Abschnitt 38 ein freier Ringraum 40 ausgebildet, über den die Wälzelemente bzw. Kegelrollen 22b, 24b miteinander ver­ bunden sind.

Gehäuseseitig sind in der Zwischenwand 18 ein geodätisch hoch liegender Durchbruch 42 größeren Querschnittes und ein geodä­ tisch tiefer liegender Durchbruch 44 geringeren Querschnittes vor­ gesehen, über die im Betrieb des Differenziales 10 von dem Teller­ rad 30 aufgewirbeltes Getriebeöl von dem ersten Getrieberaum 14 in den zweiten Getrieberaum 16 zugeführt wird und über den Durchbruch 44 wieder abfließen kann.

Ein weiterer Durchbruch 46 lässt Getriebeöl aus dem Raum auf der Zeichnung links von dem Kegelrollenlager 24 wieder zurück in den zweiten Getrieberaum abströmen; dieser Raum wird in be­ kannter Weise mittels eines Wellendichtringes gegenüber der At­ mosphäre oder gegenüber einem angrenzenden Getriebe abge­ schlossen.

Gemäß erstem Ausführungsbeispiel ist die Hülse 32 ohne Durch­ brüche und die Beölung der Kegelrollenlager 22, 24 erfolgt vom ersten Getrieberaum 14 aus, wobei das Getriebeöl durch das erste Kegelrollenlager 22 hindurch und über den Ringraum 40 zu dem zweiten Kegelrollenlager 24 erfolgt. Aus dem zweiten Kegelrollen­ lager 24 austretendes Getriebeöl fließt über die gehäuseseitigen Durchbrüche 46, 44 wieder zurück.

Über den Durchbruch 42 von dem Tellerrad 30 in den zweiten Ge­ trieberaum 16 gefördertes Getriebeöl fließt verzögert über den ge­ odätisch tiefer liegenden, im Querschnitt verminderten Durchbruch 44 wieder in den ersten Getrieberaum 14 zurück, wobei diese Ver­ zögerung im Fahrbetrieb zumindest bei höheren Drehzahlen (hö­ heren Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges) zu einer Speiche­ rung von Getriebeöl im zweiten Getrieberaum 16 und zu einer gleichzeitigen Absenkung des Getriebeölstandes im Getrieberaum 14 führt.

Die beschriebene Beölung der Kegelrollenlager 22, 24 sowie der gesteuerte Abfluss von Getriebeöl aus dem zweiten Getrieberaum kann gezielt beeinflusst werden, indem in die Hülse 32 ebenfalls Durchbrüche (nicht dargestellt) eingebracht werden. Dabei kann mittels Durchbrüche im zylindrischen Abschnitt 38 der Hülse 32 an der Oberseite vermehrt Getriebeöl zugeführt und durch Durchbrü­ che an der Unterseite Getriebeöl über das Kegelrollenlager 22 ab­ geführt werden. Auch Durchbrüche im Bereich der Konusabschnit­ te 34, 36 können gezielt die Beölung als auch den Getriebeöl- Abfluss in gewünschtem Maße verändern.

Dabei kann ggf. dann auch der gehäuseseitige Durchbruch 44 entweder durch ein thermostatisches Ventilglied oder ein elektro­ magnetisch gesteuertes Ventil im Durchfluss gesteuert sein oder sogar gänzlich entfallen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Schmieren von Getriebeteilen in einem Differen­ zialgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Gehäuse vorgesehenem ersten Getrieberaum für das Aus­ gleichsgetriebe mit Tellerrad und dem antreibenden Ritzel und einem durch eine Zwischenwand getrennten zweiten, die Ritzel­ welle ringförmig umgebenden Getrieberaum mit die Ritzelwelle drehbar aufnehmenden Wälzlagern, wobei in der Zwischenwand geodätisch zueinander oberhalb und unterhalb der Ritzelwelle versetzte Durchbrüche angeordnet sind, über die Getriebeöl dem zweiten Getrieberaum zufließen und von diesem abfließen kann, und zwischen den beiden Wälzlagern eine die Ritzelwelle und die Wälzelemente der Wälzlager zumindest teilweise abdeckende Hülse angeordnet ist, wobei zwischen der Hülse und der Ritzelwelle ein freier Durchgang für Getriebeöl ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Durchbrüche (42, 44) eine direkte Verbindung zwischen dem ersten Getrieberaum (14) und dem zweiten Getrieberaum (16) durch die Zwischenwand (18) hindurch bilden,
dass von einem an das ritzelferne Wälzlager (24) anschließen­ den Ölraum ein weiterer Durchbruch (46) unterhalb der Ritzel­ welle (26) angeordnet ist und eine direkte Verbindung zum zweiten Getrieberaum (16) bildet,
dass der geodätisch tiefer liegende Durchbruch (44) im Gehäuse (12) zwischen den beiden Getrieberäumen (14, 16) im Quer­ schnitt zumindest zeitweilig derart vermindert ist, dass bei in Be­ trieb befindlichem Differenzial (10) Getriebeöl im zweiten Getrie­ beraum (16) gespeichert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Durchgang ein zwischen Ritzelwelle (26) und Hülse (32) vorgesehener Ringspalt (40) ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Hülse (32) zwischen den Außenringen (22a, 24a) der Wälzlager (22, 24) eingespannt ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, dass die Hülse (32) an ihren Enden konisch erweitert ist und dass ihr Mittelabschnitt (38) ca. 1 bis 3 mm im Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Ritzelwelle (26) ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (32) mit ein oder meh­ reren Durchbrüchen versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Querschnitt des Durchbruchs (44) durch in­ tegrierte Stellmittel thermostatisch oder elektromagnetisch steu­ erbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass Durchbrüche in der Hülse (32) geodätisch so an­ geordnet sind, dass Getriebeöl über das Wälzlager (22) in der Zwischenwand (18) in den ersten Getrieberaum (14) abströmen kann.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Hülse (32) aus Kunststoff gefer­ tigt ist.