DE1500357B2 - Hydrostatische schmiervorrichtung fuer ein schneckenzahnstangengetriebe - Google Patents

Description

Bei Schmiervorrichtungen nach dem Ausgangspunkt der Erfindung wird Öl unter einem gewissen Druck auf die beiden Zahnflanken desjenigen Teils der Schnecke geleitet, der mit den Zähnen der Zahnstange im Eingriff steht. Dadurch bildet sich unmittelbar an der Stelle ein Ölfilm, an der die infolge der Relativbewegung der die Schnecke enthaltenden Maschinenteile auftretende Beanspruchung sich auswirkt. Wenn die Drehgeschwindigkeit der Schnecke eine bestimmte Größe erreicht, wird so in zuverlässiger Weise der Ölfilm aufgebaut.

Zu berücksichtigen sind jedoch auch die Fälle, wo mittlere Drehgeschwindigkeiten vorliegen, bei denen sich ein Ölfilm nicht mehr durch die Verschiebung der einander berührenden Flächen bilden kann. Es ist unter diesen Umständen nutzlos, den Öldruck an den beiden Zahnflanken zu erhöhen, denn die aus diesem Druck resultierenden Kräfte stehen senkrecht aufeinander und würden demzufolge keine Wirkung hinsichtlich der Erzeugung einer axialen Verschiebungsbelastung ausüben. Der Druck würde daher nicht durch eine entgegenwirkende ölschicht im

ίο Gleichgewicht gehalten, so daß im wesentlichen gleiche Verhältnisse wie bei einer Fettschmierung vorliegen.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber nur, die anliegenden Flankenseiten der kämmenden Schnekkenzähne mit Drucköl zu versorgen.

Dir erfmdungsgemäße Lösung macht von der Aufteilung der Druckölkanäle in zwei Gruppen Gebrauch, die bereits bei einem Schraubenmuttergetriebe Anwendung gefunden hat (USA.-Patentschrift 2 320 353). Dabei wird jedoch an den beiden Zahnflanken der Schraube ein entgegengesetzter Druck aufgebaut, so daß ein Zahn der Schraube schwimmend zwischen den Zähnen der Mutter gehalten ist. Die deutsche Patentschrift 316 376 lehrt grundsätz-Hch, nur die jeweiligen Eingriffsstellen eines Zahnradgetriebes zu schmieren, wozu ein Steuerventil benutzt wird. Ein in Abhängigkeit von der Drehrichtung schaltendes Steuerventil geht ferner aus der deutschen Patentschrift 914 502 hervor. Bei den letztgenannten Anordnungen handelt es sich jedoch nicht um eine hydrostatische Schmiervorrichtung, sondern um die drucklose Zufuhr eines Schmiermittels an der Einlaufstelle zweier miteinander kämmender Räder.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei werden hydraulisch betätigte Steuerventile gemäß Anspruch 2 als bekannt vorausgesetzt. Ebenso gehören Hohlräume in den Zahnflanken als Mündung der Druckkanäle gemäß Anspruch 3 zum Stand der Technik (USA.-Patentschrift 2 320 353).

Der Antriebszylinder des Umschalters ist von einem Elektroventil zu überwachen, das gleichzeitig mit einem elektrischen Vorwahlsystem für die Drehrichtung der Schnecke betätigt wird. Die Verstellung des Umschalters in die eine oder andere der beiden möglichen Lagen erfolgt zu dem Augenblick, in dem die Wahl für die Verschiebungsrichtung des Maschinenteils getroffen ist, das von dem Zahnstangenschneckengetriebe angetrieben wird, d. h. vor Inbetriebnahme der Mechanik, so daß der Druck zwischen den kämmenden Flanken schon aufgebaut ist, bevor die Mechanik in Betrieb gesetzt wird.

Für den Schmiermitteldruck wird ein passender Wert gewählt, damit der sich längs der gesamten Fläche der kämmenden Zahnflanken einstellende mittlere Druck der Verschiebungsbelastung des zu bewegenden Maschinenteils entspricht. Dieser Schmiermitteldruck wird mit bekannten Mitteln geregelt, z. B. durch ein in die Abflußleitung der Druckölversorgungspumpe geschaltetes Ventil. Die den druckbeaufschlagten . Zahnflanken gegenüberliegenden Zahnflanken erhalten ferner Öl unter allerdings geringerem Druck, das als Lecköl aus der Zuteilungseinrichtung austritt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird an Hand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Zahnstangenschneckengetriebe längs der Schnittlinie I-I nach Fig. 2,

F i g. 2 und 3 Querschnitte längs der Schnittlinien III-III und IV-IV nach F i g. 1,

F i g. 4 eine Teilansicht längs der Schnittlinie V-V nach F i g. 2.

Die in den Figuren gezeigte Einrichtung besteht aus einer Schnecke 1 (F i g. 1 und 2), die im Eingriff mit einer Zahnstange! steht. Die Schnecke ist in einem Gehäuse 3 angeordnet, das mit einem Werkzeugmaschinenteil 4 durch Schrauben 5 und Einstellbolzen oder -stifte 6 kraftschlüssig verbunden ist, während die Zahnstange 2 auf einem anderen Werkzeugmaschinenteil 7 mittels Schrauben 8 und Einstellelementen, etwa Zentrierstiften oder -keilen, die nicht gezeigt sind, befestigt ist.

Die Einrichtung dient dazu, Relativbewegungen zwischen dem Werkzeugmaschinenteil 4 und dem Werkzeugmaschinenteil 7 längs (nicht gezeichneter) Führungsschienen in einer Richtung parallel zur Achse der Schnecke 1 vorzunehmen.

Die Schnecke 1 wird zusammen mit einem treibenden Schneckenrad 12 von einer Keilwelle 13 gehalten, deren beide Enden durch Kegelrollenlager 15, 16 gehalten sind; die Außenringe der Lager ruhen in zwei koaxialen Bohrungen 17, 18, die an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 3 angebracht sind. Die axiale Stellung der beiden Lager wird mit Hilfe zweier Beilegscheiben 22, 23 passender Stärke und durch zwei Abdeckungen 24, 25 fixiert, die an den beiden Wänden des Gehäuses 3 mittels Schrauben 27, 28 befestigt sind. Das Schneckenrad 12 wird durch eine Schnecke 31 in Drehung versetzt.

Die dargestellte Einrichtung weist ein Schmierungssystem für die Zahnflanken der Schnecke 1 auf, die mit den zugehörigen Zahnflanken der Zahn stange! kämmen. Die Einrichtung besitzt Druckölzuführungsleitungen 53 α (F i g. 1 und 2), die mit ihrem einen Ende an einer der Zahnflanken (der Einfachheit halber nachfolgend als »rechte« (vgl. F i g. 1) bezeichnet) der Schnecke 1 ausmünden.

Diese Zuführungsleitungen 53 α liegen in im wesentlichen radialen Ebenen (acht im vorliegenden Beispiel). Aus Herstellungsgründen verlaufen die Leitungen jedoch geneigt, wie dies aus F i g. 1 hervorgeht. Alle in einer Ebene liegenden Leitungen 53 münden mit ihrem anderen Ende in einen Verteilerkanal 57 α, der in der Schnecke 1 parallel zu dessen Achse verläuft. Das nach außen führende Ende jedes Kanals 57 a ist mit einem Gewindestopfen 58 verschlossen.

In entsprechender Weise münden auf jeder links liegenden Zahnflanke der Schnecke Druckölzuführungsleitungen 53 b aus, die ebenfalls im wesentlichen in Radialebenen liegen, acht im gezeichneten Beispiel, und eingeschaltet sind zwischen die Radialebenen, die die Zuführungsleitungen 53 α enthalten. Alle Leitungen 53 b ein und derselben Radialebene münden in einen Verteilerkanal 57 b, der dem oben beschriebenen Verteilerkanal 57 a entspricht. Das dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt demzufolge acht Verteilerkanäle 57« und acht Verteilerkanäle 57 b, die in gleichmäßigem Abstand auf einer gedachten, koaxial zur Schnecke gelegenen Zylinderflache angeordnet sind.

In jeden Verteilerkanal 57 a mündet eine radiale Leitung 61 α, die in den Hauptteil der Schnecke 1 in schräger Richtung gebohrt ist, um ein Vorbeigehen des Bohrers an dem entsprechenden Ende der Bohrung im Schneckenhauptteil zu erreichen, mit dem die Schnecke auf der Keilwelle 13 angebracht ist. Jede Leitung 61a steht der Reihe nach in Verbindung mit einer radialen Leitung 62 α, die in die Keilwelle 13 α eingelassen ist und in eine zylindrische Bohrung 63 dieser Welle austritt.

ίο In entsprechender Weise mündet in jede Verteilerleitung 57 b eine radiale Leitung 61b, die in den Schneckenkörper 1 gebohrt ist und die der Reihe nach in Verbindung mit der Leitung 62 b steht, die in die Keilwelle 13 eingelassen ist.

Alle Leitungen 62 α liegen in ein und derselben Querebene, und alle Leitungen 62 b liegen in einer zweiten Querebene, die der vorhergenannten benachbart ist.

In die Bohrung 63 der Keilwelle 13 ist mit gerin-

ao ger Reibung ein zylindrischer Kern 65 a eingesetzt, der, ohne sich zu verdrehen, in einer Bohrung 81 eines Flansches 83 gleiten kann und mit Schrauben 28 am Gehäuse 3 befestigt ist und zum Abstützen der Rollenlager 16 dient. Der Weg des zylindrischen Kerns 65 α in Achsenrichtung ist gleich dem Abstand zwischen den beiden Querebenen, die die Leitungen 62 a bzw. 62 b enthalten. Die Drehung des Kerns 65 α wird durch das Ende eines Keils 84 verhindert, der radial in dem Flansch 83 liegt, wobei das Ende in einer Keilnut 85 des zylindrischen Kernes 65 α geführt wird.

Der zylindrische Kern 65 α besitzt ein Sackloch 67, das mit einer radialen Bohrung 68 in Verbindung steht, die an der Außenseite des besagten Kerns in einen Raum mündet, der von der Bohrung 63 der Keilwelle und einer Eintiefung 69 gebildet wird, welche am Ort der Leitungen 62 a oder auch 62 b steht, je nachdem in welcher seiner beiden axialen Endstellungen der Kern 65 α sich befindet.

Das Sackloch 67 besteht mit einer geeigneten Druckölquelle in Verbindung über eine Radialbohrung 87 (vgl. auch F i g. 3), die in den zylindrischen Kern 65 α eingelassen ist, eine in den Flansch 83 gebohrte Leitung 88, ein Verbindungsstück 71, eine Rohrleitung 72, ein Verbindungsstück 73 und eine Leitung 74, die in den oberen Teil des Gehäuses 3 eingelassen ist. Die Anordnung ist so gewählt, daß die Radialbohrung des zylindrischen Kerns 65 α sich ständig in Verbindung mit der Leitung 88 durch den Flansch 83 befindet, wie auch die axiale Stellung des besagten zylindrischen Kerns sein mag.

Die Abmaße der Eintiefung 69, die in den zylindrischen Kern 65 a eingelassen ist, sind derart, daß die Bohrung 68 sich mit den radialen ölzuführungsleitungen in Verbindung befindet, die auf einem Bogen verteilt liegen, der ebenso groß ist wie der Bogen der Zähne der Zahnstange 2, d. h. im vorliegenden Beispiel auf einen Bogen von etwa 90°.

Jede Zuführungsleitung 53 α oder 53 b mündet nach außen in eine Höhlung 76 (vgl. auch F i g. 4), deren Tiefe gegen die Ränder hin, wenigstens in Umfangsrichtung, abnimmt.

Die Axialversetzung des zylindrischen Kerns 65 a wird durch einen Hydraulikzylinder vorgenommen, dessen mit dem Kern 65 α kraftschlüssig verbundener Stellkolben 91 in einem Zylinder 92 läuft, der ein Bestandteil des Flansches 83 und der durch eine von Schrauben 95 gehaltene Abdeckung 94 verschlossen

ist. Dieser Preßzylinder ist doppelt wirkend und kann wahlweise an einem der beiden Zylinderenden durch Leitungen 96, 97 gespeist werden, die mit einem elektrischen Umschaltventil 98 verbunden sind, das die Leitungen wahlweise mit einer ein Druckmedium führenden Leitung 101 oder mit einer in den Auffangbehälter 103 führenden Leitung 102 verbindet.

Das Elektroventil 98 wird synchron mit einer elektrischen Vorwähleinrichtung für die Drehrichtung . des Antriebs für die Schnecke 1 betätigt.

Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Wenn die verschiedenen Elemente die in der Zeichnung angegebene Stellung einnehmen, läuft das Schmieröl für die Schneckengänge über folgenden Weg: Leitung 74, Verbindungsstück 73, Leitung 72, Verbindungsstück 71, Leitung 88, Radialbohrung 87, Sackloch 67 des Kerns 65 a, radiale Bohrung 68 in diesem Kern, von dem durch die Eintiefung 69 gebildeten Raum, und von dort dringt es nacheinander in die Leitungen 61a, die sich im betrachtenden Augenblick in dem Bogen des Schneckengangteils befindet, der im Eingriff mit den Zähnen der Zahnstange steht, so daß die Verteilerleitung 57 a und die Zuführungsleitungen 53 α die Zuführung von Drucköl zu den rechten Zahnflanken der Schnecke bewirken. Unter diesen Umständen sind es diese Zahnflanken, die die Gegenkraft gegen die Verschiebungsbelastung aufnehmen, die auf das bewegliche, angetriebene Organ der Maschine ausgeübt wird. Es zeigt sich, daß unter diesen Umständen, unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Schnecke, die Zähne eine geeignete Druckschmierung erhalten.

Wenn die Bewegungsrichtung des beweglichen Maschinenteils umgekehrt werden soll, muß die Drehrichtung der Schnecke 1 umgekehrt werden. Dazu wird das Vorwählsystem für die Drehrichtung betätigt, und, wie oben angedeutet, das Elektroventil 98 zur Steuerung des Preßzylinders 92 wird gleichzeitig so betätigt, daß nun die Leitung 96 das Drucköl empfängt, während die Leitung 97 in den Auffangbehälter 103 zurückführt. Daraus folgt, daß der Kolben 91 des Preßzylinders sich nach rechts (F i g. 1) bewegt und dabei den zylindrischen Kern 65 α mitnimmt. Die Radialbohrung 68 und der durch die Eintiefung 69 gebildete Raum in diesem Kern gelangen dadurch nun in die Querebene, die die Leitungen 62 b für die Verteilung von Drucköl auf die linken Zahnflanken der Schnecke enthält. Dementsprechend werden jetzt die linken Flanken, die die Reaktionskraft gegen die Verschiebungsbelastung aufnehmen, mit einem Öl unter geeignetem Druck geschmiert.

Die Zahnflanken der Schnecke, die nicht mit Drucköl versorgt werden, erhalten trotzdem Lecköl über Undichtigkeiten der Zuteilungseinrichtung unter geringem Druck.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydrostatische Schmiervorrichtung für ein Schneckenzahnstangengetriebe, dessen Zahnflanken im Eingriffsbereich durch in der Schnecke vorgesehene Zuführungskanäle über eine Zuteilungseinrichtung mit Drucköl versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Schnecke (1) vorgesehenen Druckölkanäle in zwei in unterschiedliche Zahnflanken mündende Gruppen (53 a, 57 a, 61 α bzw. 53 b, 57 b, 61 b) unterteilt sind, die mit der Druckölquelle über ein in zwei Stellungen zu bringendes Steuerventil (65 a, 91) in Verbindung stehen, das wahlweise diejenige der beiden Kanalgruppen speist, die mit der — je nach Drehrichtung der Schnecke — gerade belasteten Zahnflanke in Verbindung steht, und gleichzeitig als Zuteilorgan nur diejenigen Kanäle der betreffenden Kanalgruppe versorgt, die in gerade mit der Zahnstange (2) kämmenden Flankenteile münden.

2. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (65 a, 91) in der Schnecke (1) axial verschiebbar, aber gegen Drehung gesichert gelagert ist, dessen zylindrischer Teil (65 a) mit der Druckölquelle verbunden ist und einen sich nur über einen begrenzten Winkel und eine begrenzte Länge erstreckenden Auslaß (68) besitzt und ferner durch seinen Stellkolben (91) wahlweise in zwei Stellungen geführt werden kann, in deren einer sein Auslaß (68) mit einer ersten Gruppe von in einer Transversalebene in gleichmäßigen Winkelabständen von dem Inneren der Schnecke ausgehenden Kanälen (62 α usw.) und in deren anderer sein Auslaß mit einer zweiten Gruppe solcher Kanäle (62 b usw.) in Verbindung tritt.

3. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder in der Schnecke (1) vorgesehene Kanal (53 a, 53 b) zur Bildung eines Schmierpolsters in eine in die betreffende Zahnflanke eingelassene Höhlung (76) mündet, deren Tiefe zu den Rändern hin mindestens in einer zu der Schneckenachse tangentialen Richtung abnimmt.