DE10357447A1

DE10357447A1 - Modularer Lagerkäfig mit integrierter Schmiermittelpumpe

Info

Publication number: DE10357447A1
Application number: DE10357447A
Authority: DE
Inventors: Dale Clinton Township Eschenburg
Original assignee: ArvinMeritor Technology LLC
Current assignee: ArvinMeritor Technology LLC
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2004-10-07
Also published as: US20040108169A1; US7779725B2

Abstract

Eine Pumpengehäusebaugruppe umfasst eine Lagerkäfigbaugruppe zum Lagern einer Eingangsachse und einer Pumpe zum Übertragen von unter Druck stehendem Schmiermittel von einer Ölwanne zu spezifischen Komponenten des Antriebsstrangs. Die Pumpengehäusebaugruppe ist an einem Zahnradgehäuse montiert, das eine Zahnradbaugruppe zum Antreiben von in einem Achsgehäuse gelagerten Achsen umfasst. Eine Eingangswelle wird an einem ersten Ende von dem Lagerkäfig in der Pumpengehäusebaugruppe getragen. Das Pumpengehäuse umfasst einen Einlass, der mit Öl verbunden ist, das in einer Ölwanne des Zahnradgehäuses enthalten ist. Eine Rotorpumpe wird durch die Drehung der Eingangswelle angetrieben, um Öl von der Ölwanne in die in der Eingangswelle ausgebildeten Kanäle zu pumpen. Der Kanal in der Eingangswelle bringt Schmiermittel mit einem gewünschten Druck mit den gewünschten Komponenten des Antriebsstrangs in Verbindung.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1
Die Erfindung betrifft allgemein eine Lagerkäfigbaugruppe für ein Achsgehäuse und insbesondere eine Lagerkäfigbaugruppe mit einer Ölpumpe zum Pumpen von Öl von einer Ölwanne zu einer Komponente des Antriebsstranges.
Normalerweise werden eine Achs- und Eingangswelle für eine Achsbaugruppe von einer Lagerkäfigbaugruppe getragen, die in einer Abdeckung eines Zahnrad- und Achsgehäuses montiert ist. Der Lagerkäfig trägt ein Ende der Eingangswelle. Die Eingangswelle treibt Zwischenwellen an, die wiederum die in dem Zahnrad- und Achsgehäuse gelagerten Achsen antreiben.
Das Zahnrad- und Achsgehäuse enthält Schmiermittel, das die arbeitenden Zahnräder der Komponenten des Antriebsstrangs teilweise bedeckt. Schmiermittel wird im Inneren des Zahnrad- und Achsgehäuses versprüht, um diejenigen Teile des Antriebsstranges zu schmieren, die nicht in Schmiermittel eingetaucht sind. Normalerweise sind das Bedecken mit Schmiermittel und das teilweise Versprühen von Schmiermittel in dem Zahnrad- und Achsgehäuse für die meisten Anwendungen ausreichend. Bei Anwendungen mit extremer Beanspruchung, wo Lasten und Drehzahlen größer sind als unter normalen Umständen, ist eine zusätzliche gelenkte Schmierung für Komponenten des Antriebsstrangs von Vorteil.
Hochleistungszahnrad- und -achsgehäuse nach dem Stand der Technik enthalten Ölpumpen, die in dem Zahnrad- und Achsgehäuse angeordnet sind, um Schmiermittel zu Komponenten des Antriebsstrangs zu lenken. Ölpumpen in dem Zahnrad- und Achsgehäuse erfordern speziell konstruierte Gehäuse und Kompo nenten des Antriebsstrangs, um die Ölpumpe aufzunehmen und anzutreiben. Solche direkt geschmierten Achsbaugruppen sind normalerweise unerschwinglich und schwer herzustellen. Die Notwendigkeit speziell konfigurierter Gehäuse und Zahnradbaugruppen verhindert ferner die Verwendung üblicher Komponenten und die Anpassung an bestehende Achsgehäuse.

Demzufolge ist es wünschenswert, eine Ölpumpe zur Verbesserung der Schmierung von Komponenten des Antriebsstrangs zu entwickeln, die ohne wesentliche Modifikation der Zahnrad- und Achsbaugruppen installiert werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Pumpengehäusebaugruppe mit einer Lagerkäfigbaugruppe zum Lagern einer Eingangsachse und mit einer Pumpe zum Übertragen von unter Druck stehendem Schmiermittel von einer Ölwanne zu speziellen Komponenten des Antriebsstrangs.

Die Pumpengehäusebaugruppe ist an einem Zahnradgehäuse montiert. Das Zahnradgehäuse umfasst eine Zahnradbaugruppe zum Antreiben von in einem Achsgehäuse gelagerten Achsen. Eine Eingangswelle wird an einem ersten Ende von dem Lagerkäfig in der Pumpengehäusebaugruppe getragen. Das Pumpengehäuse umfasst einen Einlass, der mit Öl in Verbindung steht, das in einer Ölwanne des Zahnradgehäuses enthalten ist. Das Pumpengehäuse umfasst einen Befestigungsvorsprung für einen Ölfilter. Eine Rotorpumpe wird durch die Drehung der Eingangswelle angetrieben. Die Rotorpumpe pumpt Öl von der Ölwanne in Kanäle, die in der Eingangswelle ausgebildet sind. Der Kanal in der Eingangswelle bringt Schmiermittel mit einem gewünschten Druck mit den gewünschten Komponenten des Antriebsstrangs in Verbindung. Die Rotorpumpe umfasst einen Umlenkring, der einen Strom von Schmiermittel von der Ölwanne zu den Komponenten des Antriebsstrangs unabhängig von der Drehrichtung der Eingangswelle aufrechterhält.

Demzufolge stellt die erfindungsgemäße Pumpengehäusebaugruppe Schmierung für Komponenten des Antriebsstrangs ohne wesentliche Modifikation der Zahnrad- und Achsbaugruppen bereit.

Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden für den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsform offensichtlich. Die der ausführlichen Beschreibung beigefügten Zeichnungen lassen sich kurz wie folgt beschreiben:
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Achsbaugruppe mit einer Pumpengehäusebaugruppe gemäß dieser Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Rückseite der Pumpengehäusebaugruppe;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorderseite der Pumpengehäusebaugruppe;
4 ist eine Draufsicht der Zahnradpumpenbaugruppe;
5 ist eine auseinander gezogene Ansicht der Zahnradpumpenbaugruppe;
6 ist eine Querschnittsansicht des Zahnradgehäuses einschließlich Komponenten des Antriebsstrangs und der Pumpengehäusebaugruppe;
7 ist eine Vorderansicht der Baugruppe aus Lagerkäfig und Pumpe; und
8 ist eine Ansicht, in der die Komponenten eines Bausatzes zum Einbau in bestehende Achsbaugruppen dargestellt sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Gemäß 1 umfasst eine Achsbaugruppe 10 für ein Kraftfahrzeug ein Achsgehäuse 12 zum Tragen oder Abstützen der Drehung von Abtriebsachsen. Ein Zahnradgehäuse 14 ist an dem Achsgehäuse 12 befestigt und trägt Komponenten des Antriebsstrangs. Eine Eingangswelle 18 wird an einem ersten Ende von einem Lagerkäfig getragen, der von einem Pumpengehäuse 16 getragen wird. Die Eingangswelle 18 umfasst einen Jochabschnitt 20 zur Befestigung an einer Antriebswelle, wie einem Fachmann bekannt ist.
Gemäß 2 und 3 umfasst das Pumpengehäuse 16 eine Lagerkäfigbaugruppe 30 zum Tragen der Drehung der Eingangswelle 18. Das erfindungsgemäße Pumpengehäuse 16 umfasst einen lang gestreckten Abschnitt 60, der sich über eine Öffnung in dem Zahnradgehäuse 14 erstreckt. Der lang gestreckte Abschnitt 60 umfasst einen Einlass 22, der mit Öl in Verbindung steht, das im unteren Teil des Zahnradgehäuses 14 enthalten ist. Das Pumpengehäuse 16 umfasst einen Befestigungsansatz 24 für einen Ölfilter 25 (7). Vorzugsweise ist eine Rotorpumpenbaugruppe 32 (4) in dem Pumpengehäuse 16 angeordnet.
Gemäß 4 umfasst die Rotorpumpenbaugruppe 32 ein inneres Zahnrad 36 und ein äußeres Zahnrad 34. Die Zahnräder 36, 34 sind jeweils in einem Umlenkring 35 angeordnet. Das innere Zahnrad 36 ist an der Eingangswelle 18 befestigt. Das äußere Zahnrad 34 ist nichtkonzentrisch relativ zu dem inneren Zahnrad 36 angebracht. Die Zähne des inneren und des äußeren Zahnrads greifen ineinander, um immer kleinere Volumina zu schaffen, die durch den Einlass 22 Öl aus der Ölwanne ziehen. Der Umlenkring 35 tritt in Aktion, wenn die Eingangswelle 18 in Rückwärtsrichtung angetrieben wird, damit weiterhin Öl gepumpt werden kann. Der Umlenkring 35 kehrt die Stellung von Einlass und Auslass um, um unabhängig von der Drehrichtung der Rotorpumpe die Richtung des Ölstroms aufrechtzuerhalten. Die spezielle Funktionsweise der Zahnrad pumpenbaugruppe 32 ist einem Fachmann bekannt, und andere Konfigurationen von Ölpumpen liegen ebenfalls im Rahmen dieser Erfindung.
Anhand von 5 ist eine auseinander gezogene Ansicht der Zahnradpumpenbaugruppe 32 und des Pumpengehäuses 16 dargestellt. Die Zahnradpumpenbaugruppe 32 ist durch die Abdeckung 26 in einem Hohlraum des Pumpengehäuses 16 befestigt. Das Pumpengehäuse 16 ist in den Lagerkäfig 30 integriert, der die Drehung der Eingangswelle 18 trägt.
Gemäß 6 ist das Zahnradgehäuse 14 im Querschnitt dargestellt und umfasst die Eingangswelle 18 mit einem ersten Zahnrad 48, das ein zweites Zahnrad 50 antreibt, das auf einer Ritzelwelle 52 angeordnet ist. Die Eingangswelle 18 wird von der Lagerkäfigbaugruppe 30 getragen. Die Lagerkäfigbaugruppe 30 ist in dem Pumpengehäuse 16 gelagert. Der lang gestreckte Abschnitt 60 umfasst einen Einlasskanal 40. Der Einlasskanal 40 verläuft nach unten zu dem Einlass 22. Der Einlass 22 steht mit einer Ölwanne 38 des Zahnradgehäuses 14 in Verbindung, so dass der Einlass 22 unter dem Ölpegel in der Ölwanne 38 liegt.
Öl wird durch den Einlass 22 und den Einlasskanal 40 von der Rotorpumpenbaugruppe 32 nach oben gezogen. Von der Rotorpumpenbaugruppe 32 wird Öl durch den Kanal 54 zu dem Ölfilter 25 geleitet. Ein Überdruckventil 62 (in 7 schematisch dargestellt) in dem Kanal 54 regelt den Druck des zu dem Ölfilter 25 geleiteten Öls. Das Überdruckventil 62 verhindert, dass der Druck über einen vorgegebenen Maximaldruck ansteigt. Überschüssiges Öl wird in die Ölwanne 38 zurückgeleitet.
Öl fließt durch den Ölfilter 25 und zurück durch den Auslasskanal 56 in einen ringförmigen Kanal 42, der die Eingangswelle 18 umgibt (7). Die Eingangswelle 18 umfasst einen Einlasskanal 58, der mit dem ringförmigen Kanal 42 in Verbindung steht. Öl in dem Einlasskanal 58 fließt durch die Bohrungskanäle 44 längs der Achse der Eingangswelle 18. Mehrere Auslasskanäle 46 gehen von dem Bohrungskanal 44 aus, um Öl zu verschiedenen einem starken Verschleiß unterliegenden Bereichen des Antriebsstranges zu verteilen.
Anhand von 8 ist ein Bausatz 70 dargestellt, der die Eingangswelle 18 und das Pumpengehäuse 16 umfasst. Bestehende Achsbaugruppen können mit dem erfindungsgemäßen Ölpumpengehäuse 16 nachgerüstet werden, um Haltbarkeit und Leistung zu verbessern. Zum Nachrüsten einer gerade in Betrieb befindlichen Achse müssen einfach die Abdeckung der Achsbaugruppe und die Eingangswelle durch das in dem Bausatz 70 gelieferte Pumpengehäuse 16 und die Eingangswelle 18 ersetzt werden. Das erfindungsgemäße Pumpengehäuse 16 umfasst die Rotorpumpenbaugruppe 32, die durch die Eingangswelle 18 angetrieben wird. Die Eingangswelle 18 umfasst Kanäle 44 und 46 zum Übertragen von Schmiermittel zu gewünschten Bereichen in dem Achsgehäuse.
Die spezielle Konfiguration der Pumpengehäusebaugruppe 16 und der Eingangswelle 18 ist anwendungsspezifisch, und ein Fachmann, der diese Offenbarung kennt, würde über die zur Anpassung an spezielle Achskonfigurationen notwendigen Modifikationen Bescheid wissen. Weil die Rotorpumpenbaugruppe 32 in dem Pumpengehäuse 16 montiert ist, muss keine Modifikation an dem bestehenden Gehäuse vorgenommen werden. Ferner muss nur die Eingangswelle 18 ausgewechselt werden, um Kanäle bereitzustellen, die Schmiermittel zu gewünschten Bereichen der Zahnradbaugruppe leiten.
Die vorstehende Beschreibung ist beispielhaft und nicht nur eine Spezifikation des Materials. Die Erfindung wurde veranschaulichend beschrieben, und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie vielmehr im Sinne einer Beschreibung als im Sinne einer Einschränkung zu verstehen ist. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind angesichts der obigen Lehren möglich. Die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung wurden zwar offenbart, doch würde ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass bestimmte Modifikationen im Rahmen dieser Erfindung liegen. Es versteht sich, dass die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche auch anders als speziell beschrieben praktiziert werden kann. Aus diesem Grund sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Erfindung zu ermitteln.

Claims

Achsbaugruppe mit: einem Achsgehäuse; einem Pumpengehäuse, das angebracht werden kann, um eine Öffnung in dem Achsgehäuse zu bedecken; einer in dem Pumpengehäuse montierten Pumpe; und einer Eingangswelle, die von dem Pumpengehäuse getragen wird und die Pumpe antreibt.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Pumpe Schmiermittel von einer Ölwanne in dem Achsgehäuse zu einer in dem Achsgehäuse gelagerten Komponente des Antriebsstrangs liefert.
Baugruppe nach Anspruch 2, mit einem in dem Pumpengehäuse ausgebildeten ringförmigen Kanal, der die Eingangswelle umgibt.
Baugruppe nach Anspruch 2, wobei die Eingangswelle einen Schmiermittelkanal umfasst, der Schmiermittel von der Pumpe aufnimmt.
Baugruppe nach Anspruch 4, wobei der Schmiermittelkanal mindestens einen Auslasskanal zum Verteilen von Schmiermittel umfasst.
Baugruppe nach Anspruch 1, mit einem die Drehung der Eingangswelle tragenden Lager, das in dem Pumpengehäuse montiert ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das Pumpengehäuse ein Filtergehäuse zur Befestigung eines Schmiermittelfilters umfasst.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das Pumpengehäuse ein Überdruckventil zum Steuern des von der Pumpe abgegebenen Schmiermitteldruckes umfasst.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Pumpe eine Rotorpumpe umfasst.
Baugruppe nach Anspruch 9, wobei die Rotorpumpe einen Umlenkring umfasst zum Lenken des Ölstroms in eine erste Richtung unabhängig von der Drehrichtung der Eingangswelle.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das Pumpengehäuse einen Lagerkäfig umfasst, der die Drehung der Eingangswelle trägt.
An einem Achsgehäuse anbringbare Pumpengehäusebaugruppe mit: einem Pumpengehäuse, das eine Öffnung in dem Achsgehäuse bedeckt; und einer Pumpe, die in dem Pumpengehäuse montiert ist.
Baugruppe nach Anspruch 12, mit einem Lagerkäfig zum Tragen der Drehung einer Eingangswelle.
Baugruppe nach Anspruch 12, mit einem Überdruckventil zum Steuern des von der Pumpe abgegebenen Druckes.
Baugruppe nach Anspruch 12, wobei die Pumpe eine Rotorpumpe umfasst.
An einem Achsgehäuse montierbarer Bausatz zur Achsschmierung mit: einer Eingangswelle, die einen Kanal für Schmiermittel umfasst; und einem Pumpengehäuse, das an dem Achsgehäuse angebracht werden kann, um eine Öffnung zu bedecken, wobei das Pumpengehäuse eine von der Eingangswelle angetriebene Pumpe umfasst.
Bausatz nach Anspruch 16, wobei das Pumpengehäuse ein Lager umfasst, das die Drehung der Eingangswelle trägt.
Bausatz nach Anspruch 17, wobei das Pumpengehäuse einen Schmiermitteleinlasskanal zur Verbindung mit einer Ölwanne aufweist sowie einen Auslass, der mit dem Kanal für Schmiermittel in der Eingangswelle in Verbindung steht.
Bausatz nach Anspruch 17, wobei das Pumpengehäuse ferner ein Überdruckventil zum Regeln des Druckes in der Pumpe umfasst.
Bausatz nach Anspruch 17, wobei die Pumpe eine Rotorpumpe umfasst.
Bausatz nach Anspruch 17, wobei die Pumpe eine Zahnradpumpe umfasst.