DE1500357C3 - Hydrostatische Schmiervorrichtung fur 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 erfindungsgemäße 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 grundsätzlieh, 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 Vexschiebungsrichtung 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 Ausführur.gsform der Erfindung wird an Hand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Es zeict

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Zahnstangen- Leitung 61a, die in den Hauptteil der Schnecke 1 in

schneckengetriebe längs der Schnittlinie I-I nach schräger Richtung gebohrt ist, um ein Vorbeigehen

Fig.2, des Bohrers an dem entsprechenden Ende der Boh-

F ig. 2 und 3 Querschnitte längs der Schnittlinien rung im Schneckenhauptteil zu erreichen, mit dem

III-III und IV-IV nach Fig. 1, 5 die Schnecke auf der Keilwelle 13 angebracht ist.

Fig.4 eine Teilansicht längs der Schnittlinie V-V Jede Leitung 61a steht der Reihe nach in Verbinnach F i g. 2. dung mit einer radialen Leitung 62 α, die in die Keil-

Die in den Figuren gezeigte Einrichtung besteht welle 13 α eingelassen ist und in eine zylindrische aus einer Schnecke 1 (Fig. 1 und 2), die im Eingriff Bohrung 63 dieser Welle austritt, mit einer Zahnstange 2 steht. Die Schnecke ist in io In entsprechender Weise mündet in jede Verteilereinem Gehäuse 3 angeordnet, das mit einem Werk- leitung 57 b eine radiale Leitung 61 b, die in den zeugmaschirienteil 4 durch Schrauben 5 und Einstell- Schneckenkörper 1 gebohrt ist und die der Reihe bolzen oder -stifte 6 kraftschlüssig verbunden ist, nach in Verbindung mit der Leitung 62 b steht, die in während die Zahnstange 2 auf einem anderen Werk- die Keilwelle 13 eingelassen ist. zeugmaschinenteil 7 mittels Schrauben 8 und Ein- 15 Alle Leitungen 62 α liegen in ein und derselben Stellelementen, etwa Zentrierstiften oder -keilen, die Querebene, und alle Leitungen 62 b liegen in einer nicht gezeigt sind, befestigt ist. zweiten Querebene, die der vorhergenannten benach-

Die Einrichtung dient dazu, Relativbewegungen bart ist.

zwischen dem Werkzeugmaschinenteil 4 und dem In die Bohrung 63 der Keilwelle 13 ist mit gerin-Werkzeugmaschinenteil 7 längs (nicht gezeichneter) 20 ger Reibung ein. zylindrischer Kern 65 α eingesetzt, Führungsschienen in einer Richtung parallel zur der, ohne sich zu verdrehen, in einer Bohrung 81 Achse der Schnecke 1 vorzunehmen. eines Flansches 83 gleiten kann und mit Schrauben

Die Schnecke 1 wird zusammen mit einem treiben- 28 am Gehäuse 3 befestigt ist und zum Abstützen der

den Schneckenrad 12 von einer Keilwelle 13 gehal- Rollenlager 16 dient. Der Weg des zylindrischen

ten, deren beide Enden durch Kegelrollenlager 15, 25 Kerns 65 α in Achsenrichtung ist gleich dem Abstand

16 gehalten sind; die Außenringe der Lager ruhen in zwischen den beiden Querebenen, die die Leitungen

zwei koaxialen Bohrungen 17, 18, die an zwei einan- 62 α bzw. 62 b enthalten. Die Drehung des Kerns

der gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 3 ange-^ 65 α wird durch das Ende eines Keils 84 verhindert,

bracht sind. Die axiale Stellung der beiden Lager der radial in dem Flansch 83 liegt, wobei das Ende

wird mit Hilfe zweier Beilegscheiben 22, 23 passen- 3° in einer Keilnut 85 des zylindrischen Kernes 65 a ge-

der Stärke und durch zwei Abdeckungen 24, 25 fi- führt wird.

xiert, die an den beiden Wänden des Gehäuses 3 mit- Der zylindrische Kern 65 α besitzt ein Sackloch 67,

tels Schrauben 27, 28 befestigt sind. Das Schnecken- das mit einer radialen Bohrung 68 in Verbindung

rad 12 wird durch eine Schnecke 31 in Drehung ver- steht, die an der Außenseite des besagten Kerns in

setzt. 35 einen Raum mündet, der von der Bohrung 63 der

Die dargestellte Einrichtung weist ein Schmie- Keilwelle und einer Eintiefung 69 gebildet wird,

rungssystem für die Zahnflanken der Schnecke 1 auf, welche am Ort der Leitungen 62 α oder auch 62 b

die mit den zugehörigen Zahnflanken der Zahn- steht, je nachdem in welcher seiner beiden axialen

stange 2 kämmen. Die Einrichtung besitzt Drucköl- Endstellungen der Kern 65 α sich befindet.

Zuführungsleitungen 53 α (F i g. 1 und 2), die mit ih- 40 Das Sackloch 67 besteht mit einer geeigneten

rem einen Ende an einer der Zahnflanken (der Ein- Druckölquelle in Verbindung über eine Radialboh-

fachheit halber nachfolgend als »rechte« (vgl. rung 87 (vgl. auch Fig. 3), die in den zylindrischen

F i g. 1) bezeichnet) der Schnecke 1 ausmünden. Kern 65 α eingelassen ist, eine in den Flansch 83 ge-

Diese Zuführungsleitungen 53 α liegen in im we- bohrte Leitung 88, ein Verbindungsstück 71, eine

sentlichen radialen Ebenen (acht im vorliegenden 45 Rohrleitung 72, ein Verbindungsstück 73 und eine

Beispiel). Aus Herstellungsgründen verlaufen die Leitung 74, die in den oberen Teil des Gehäuses 3

Leitungen jedoch geneigt, wie dies aus F i g. 1 her- eingelassen ist. Die Anordnung ist so gewählt, daß

vorgeht. Alle in einer Ebene liegenden Leitungen 53 die Radialbohrung des zylindrischen Kerns 65 α sich

münden mit ihrem anderen Ende in einen Verteiler- ständig in Verbindung mit der Leitung 88 durch den

kanal 57 a, der in der Schnecke 1 parallel zu dessen 50 Flansch 83 befindet, wie auch die axiale Stellung des

Achse verläuft. Das nach außen führende Ende jedes besagten zylindrischen Kerns sein mag.

Kanals 57 α ist mit einem Gewindestopfen 58 ver- Die Abmaße der Eintiefung 69, die in den zylin-

schlossen. drischen Kern 65 α eingelassen ist, sind derart, daß

In entsprechender Weise münden auf jeder links die Bohrung 68 sich mit den radialen ölzuführungsliegenden Zahnflanke der Schnecke Druckölzufüh- 55 leitungen in Verbindung befindet, die auf einem Borungsleitungen 53 b aus, die ebenfalls im wesentli- gen verteilt liegen, der ebenso groß ist wie der Bogen chen in Radialebenen liegen, acht im gezeichneten der Zähne der Zahnstange 2, d. h. im vorliegenden Beispiel, und eingeschaltet sind zwischen die Radial- Beispiel auf einen Bogen von etwa 90°. ebenen, die die Zuführungsleitungen 53 a enthalten. Jede Zuführungsleitung 53 a oder 53 b mündet Alle Leitungen 53 b ein und derselben Radialebene So nach außen in eine Höhlung 76 (vgl. auch F i g. 4), münden in einen Verteilerkanal 57 b, der dem oben deren Tiefe gegen die Ränder hin, wenigstens in Umbeschriebenen Verteilerkanal 57 α entspricht. Das fangsrichtung, abnimmt.

dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt demzufolge Die Axialversetzung' des zylindrischen Kerns 65 α

acht Verteilerkanäle 57 a und acht Verteilerkanäle wird durch einen Hydraulikzylinder vorgenommen,

57 b, die in gleichmäßigem Abstand auf einer ge- 65 dessen mit dem Kern 65 α kraftschlüssig verbundener

dachten, koaxial zur Schnecke gelegenen Zylinder- Stellkolben 91 in einem Zylinder 92 läuft, der ein

fläche angeordnet sind. Bestandteil des Flansches 83 und der durch eine von

in jeden Verteilerkanal 57 a mündet eine radiale Schrauben 95 gehaltene Abdeckung 94 verschlossen

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ist. Dieser Preßzylinder ist doppelt wirkend und kann Maschine ausgeübt wird. Es zeigt sich, daß unter die-

wahlweise an einem der beiden Zylinderenden durch sen Umständen, unabhängig von der Drehgeschwin-

Leitungen 96, 97 gespeist werden, die mit einem digkeit der Schnecke, die Zähne eine geeignete

elektrischen Umschaltventil 98 verbunden sind, das Druckschmierung erhalten.

die Leitungen wahlweise mit einer ein Druckmedium 5 Wenn die Bewegungsrichtung des beweglichen

führenden Leitung 101 oder mit einer in den Auf- Maschinenteils umgekehrt werden soll, muß die

fangbehälter 103 führenden Leitung 102 verbindet. Drehrichtung der Schnecke 1 umgekehrt werden.

Das Elektroventil 98 wird synchron mit einer elek- Dazu wird das Vorwählsystem für die Drehrichtung

frischen Vorwähleinrichtung für die Drehrichtung betätigt, und, wie oben angedeutet, das Elektroventil

des Antriebs für die Schnecke 1 betätigt. io 98 zur Steuerung des Preßzylinders 92 wird gleich-

Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Wenn zeitig so betätigt, daß nun die Leitung 96 das

die verschiedenen Elemente die in der Zeichnung an- Drucköl empfängt, während die Leitung 97 in den

gegebene Stellung einnehmen, läuft das Schmieröl für Auffangbehälter 103 zurückführt. Daraus folgt, daß

die Schneckengänge über folgenden Weg: Leitung der Kolben 91 des Preßzylinders sich nach rechts

74, Verbindungsstück 73, Leitung 72, Verbindungs- 15 (F i g. 1) bewegt und dabei den zylindrischen Kern

stück 71, Leitung 88, Radialbohrung 87, Sackloch 67 65 α mitnimmt. Die Radialbohrung 68 und der durch

des Kerns 65 a, radiale Bohrung 68 in diesem Kern, die Eintiefung 69 gebildete Raum in diesem Kern ge-

von dem durch die Eintiefung 69 gebildeten Raum, langen dadurch nun in die Querebene, die die Lei-

und von dort dringt es nacheinander in die Leitungen tungen 62 b für die Verteilung von Drucköl auf die

61 a, die sich im betrachtenden Augenblick in dem ao linken Zahnflanken der Schnecke enthält. Dement-

Bogen des Schneckengangteils befindet, der im Ein- sprechend werden jetzt die linken Flanken, die die

griff mit den Zähnen der Zahnstange steht, so daß Reaktionskraft gegen die Verschiebungsbelastung

die Verteilerleitung 57 α und die Zuführungsleitun- aufnehmen, mit einem öl unter geeignetem Druck

gen 53 α die Zuführung von Drucköl zu den rechten geschmiert.

Zahriflanken der Schnecke bewirken. Unter diesen »5 Die Zahnflanken der Schnecke, die nicht mit

Umständen sind es diese Zahnflanken, die die Ge- Drucköl versorgt werden, erhalten trotzdem Lecköl

genkraft gegen die Verschiebungsbelastung aufneh- über Undichtigkeiten der Zuteilungseinrichtung unter

men, die auf das bewegliche, angetriebene Organ der geringem Druck.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

I 500 357 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, 61a bzw. 53 b, 57 b, 61b) 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.