DE1625901A1 - Vorrichtung zum Schmieren eines in einer Kapsel eingeschlossenen Mechanismus - Google Patents

Description

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der Firma UNITED SHOE MACHINERY CORPORATION 'in: Flemington, New Jersey, und Boston, Massachusetts, V.St.v.Amerika

betreffend:

Vorrichtung zum Schmieren eines in einer Kapsel eingeschlossenen Mechanismus ;

Priorität: 1. August 1966 - V.St.V.Amerika

Die Erfindung; betrifft eine Vorrichtung zum Schmieren eines in einer Kapsel eingeschlossenen Mechanismus, mit; einer Kreiselpumpe * einschließlich einer drehbaren Antriebswelle. Die Vorrichtung dient speziell zum Schmieren der abgekapselten beweglichen Teile von Spannungswellengetrieben; doch ist sie nicht auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt.

Um abgekapselte bewegliche Teile, wie ,jene in Spannungswellengetrieben, vor Materialausfall zu schützen und um deren Leistungsfähigkeit zu erhalten sowie den durch Reibung erzeugten Temperaturanstieg auf ein Minimum zu beschränken, müssen die Teile hinreichend geschmiert werden, unabhängip: von der Stellung des Getriebes, welche im Einsatz fortwährenden Veränderungen unterworfen sein kann,

Es ist bekannt, daß bei gegenläufiger Bewegung aneinandergedrängter ,Teile Reibung entsteht, durch die ein Temperaturanstieg der Teile und deren Umgebung bedingt ist und der Verschleiß der Teile beschleunigt wird,, Um deren Leistungsfähigkeit zu erhalten, ist es nötig, Reibung und Temperaturanstieg auf einem Minimum zu halten.

Grundsätzlich wird durch, Schmierstoff die'Berührung der Teile miteinander vermindert, so daß auch die. erzeugte Reibung herabgesetzt wird.

Um alle beweglichen Teile eines Mechanismus beständig zu schmieren, unabhängig von deren Lage, Ausrichtung und Stellung, könnte man die Teile abkapseln und den Hohlraum mit Schmierstoff ausfüllen. Eine solche Schmiermethode wäre auch völlig ausreichend, solange die Teile sich nur langsam bewegen oder sich bei niederen Geschwindigkeiten drehen und somit keine auf das Wirbeln des Schmierstoffes zurückzuführende große Wärme abgeben. Wo die Teile sich jedoch mit hohen Geschwindigkeiten bewegen, oder wo sie aus anderen Gründen viel Wärme abgeben, wird die Wärmeableitung zu einem großen Problem,,

Einerseits muß ausreichend Schmierstoff vorhanden sein, um die Wärme abzuleiten und um die Reibungsflächen der Teile zu schmieren ι andererseits aber muß das Volumen des Schmierstoffs, dessen

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Viskosität bei hohen Geschwindigkeiten starken Scherkräften und dadurch zusätzlich erzeugter Wärme ausgesetzt ist, auf eine praktisch tragbare Menge begrenzt werden, und wiederum muß der Schmierstoff in einer Menge vorhanden sein, die ein längeres Arbeiten der Vorrichtung ohne Wartung gewährleistete

Herkömmliche Schmiervorrichtungen weisen daher gewöhnlich eine oder mehrere an eine oder mehrere Drehachsen angeschlossene Pumpen auf. Der Nachteil dieser Vorrichtungen ist darin zu sehen_s daß die Menge des den kritischen Stellen zugeleiteten Schmierstoffs von der Geschwindigkeit der Pumpe abhängig ist, so daß bei hoher Geschwindigkeit viel, bei niederer Geschwindigkeit wenig Schmierstoff gefördert wird.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, e'ine einfache Schmiervorrichtung zu schaffen, die unabhängig von ihrer Stellung zuverlässig und leistungsfähig arbeitet und den zu schmierenden Teilen stets gleiche Mengen Schmierstoff zuführt, ohne daß dessen Viskosität großen Scherkräften ausgesetzt wird und ohne die Ausmaße des zu schmierenden Mechanismus zu vergrößern_o

Diese Aufgabe wird erfindüngsgemäß dadurch gelöst, daß die Pumpe mit einem oder mehreren an der Antriebswelle koaxial befestigten Pumpenelementen mit Bohrungen,die zumindest in einer axialen Ebene von kegeistumpfförmlgem Querschnitt sind, versehen ist,

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wobei beim Drehen der Welle Schmierstoff vom engen zum weiten Ende der Bohrung befördert wird. Dabei sind nach einem weiteren Erfindungsmerkmal die geneigten Teile der Bohrung" des einen Pumpelements mit den- ungeneigten Teilen der anderen Pumpelementenbohrung koaxial ausgerichtet.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen .dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen:.

Fig. 1 in Seitenansicht und teilweise im Schnitt ein als Beispiel herangezogenes Spannungswellengetriebe einschließlich einer Schmierpumpe und einer Schmiermittelmeß- und -verteilvorrichtung;

Fig. 2 einen Grundriß eines der beiden Pumpelemente entlang Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 das in Fig. 2 gezeigte Pumpelement in Perspektive;

Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie IV-IV in Fig. 3 durch das in Fig. 2 gezeigte Pumpelement;

Fig. 5 einen Grundriß des anderen Pumpelements entlang Linie V-V in Fig. 1; '

Fig. 6 das in Fig. 5 gezeigte Pumpelement in Perspektive;

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Pig» 7 einen Schnitt entlang; Linie vrE^VIT in Fig> 6j :

Pig, 8 in perspektivischer Sicht und in auseinandergezogener Darstellung die beiden Pumpelemente in ihrer relativen Lage zueinandepj _; -. : ■■ ^; V-- . ./■'■"

Pig, 9 einen SeitenriiS* teilweise im Schnitt, der in: Pig. I gezeigten Vorrichtung in senkrechter Stellung,

Die. Erfindung wird anhand einer Vorrichtung erklärt, die sowohl als übersetzungs* als auch Unters et zungs ge. triebe,dienen kann, je nachdefti weiches ihrer Enden zur Leistungsaufnahme dient, und die allgemein als Spannungswellengetriebebekannt ist.

Das Getriebe bildet (Fig. 1) eine in zwei zusammengeschraubte tassenförmige Bauteile 2 und ¹I eingekapselte Einheit. Durch die Böden der Bauteile 2 und 4 verlaufen zwei getrennte drehbare Wellen 6 und 8, von denen eine zur Leistungsaufnahme, die andere zur Leistungsabgabe, dient. In diesem Fall ist 6 die Leistungsaufnahmewelle. Die beiden Wellen sind über einen Geschwindigkeitsund Drehmomentsumwandler miteinander verbunden. Die öffnung im Bauteil 4, bei der die Leistungsaufnahmewelle 6 ins Innere des Getriebes einmündet, ist durch eine Dichtung 10 abgedichtet, die ein Auslecken des Schmiermittels oder Öls verhindert. Die Welle 6 dreht sich in zwei Lagern 12 und I¹I. Die Leistungsabgabe-· welle 8, gleichfalls durch, «alne.-.geeignete Dichtung 16 laufend,

lagert in vorgeschmierten Lagern 18 und 20»

Der, Geschwindigkeits- und Drehmomentsumwandler weist einen mit dem tassenförmigen Bauteil 2 aus einem Stück bestehenden, an seinem Innenumfang verzahnten feststehenden Zahnkranz oder RingratL 22 auf. Mit dem Ringrad 22 steht ein tassenförmiges, außen gezahntes Spannrad 2²I kraftschlüssig im Eingriff. Die Zahl der Zähne des Spannrades 24 ist jedoch geringer als die Ringradzahnzahl. Der Boden des Spannrades 24 ist auf eine mit der Abgabewelle 8 verkeilten Nabe 26 aufgeschraubt, innerhalb des von den Zähnen des Ringrades 22 und des Spannrades 24 beschriebenen Kreises und in gleicher Ebene damit befindet sich ein elliptischer Nocken oder Spannungswellenerzeuger 28, dessen Umfang gleich dem Innenumfang des Spannrades ist, welches somit elliptisch ausgebogen wird und im Bereich seiner Hauptachse mit dem Ringrad kämmt. Beim Drehen des Spannungswellenerzeugers 28 an der Welle 6 wird die elliptische Ausspannung über ein Lager 30 um den Umfang des Spannrades 24 gedreht j so daß die Welle 8 mit stark untersetzter Geschwindigkeit gedreht wird.

Daß die Welle 6 in drei getrennten Lagern 12, l4 und 18 ruht, kann zu ernsthaften Herstellungsschwierigkelten führen* Die Teile mit einer solchen Präzision herzustellen, daß die Welle 6 in ihren Lagern 12, 14 und 18 so genau ausgerichtet ist, daß keines der

Lager einem übermäßigen Verschleiß ausgesetzt wird, ist Über alle

Maßen teuer. Um diese Kosten in vernünftigem Rahmen zu halten, ist. am Lager 30 eine flexible Kupplung; 32 vorgesehen^ die irgendwelche ürigenauigkeiten ausgleicht·

Wenn ^ sich die dargestellte Vorrichtung in ihrer in Hg. 1 gezeigten Lage befindet, in der die Wellen 6 und Bhorizontal liegen, kann von besonderen Schmiervorrichtungen abgesehen werden, da durch ein Drehen der Wellen in der Kammer genügend Schmieröl verschleudert wird, um eine ausreichende Schmierung all jener Teile zu gewährleisten, die in der die Leistungsaufnähmewelle umgebenden Kammer liegen.; V '

Erst bei mehr oder weniger senkrecht ausgerichteten Wellen 6 und 8 wird eine ausreichende Versorgung der Lager und der zugehörigen Bauteile mit Schmierstoff zu einem ernsthaften Problem* Dieses Problem wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung umgangen, die bezüglich der'Wellen konzentrisch angeordnet ist und aus zwei gegenüberliegenden Zentrifugal-Pumpelement^n 3M und 36 besteht. Unabhängig von Stellung und Lage der Getriebeteile gewährleisten diese Pumpelemente, daß die dem Schmierstoff nicht ohnehin ausgesetzten Teile ausreichend geschmiert werden.

Das Pumpelement 3^ ist ein runder Flansch 38 mit einer in sich symmetrischen öffnung. Von der Kante der öffnung steht eine Manschette 39 ab, die das eigentliche Pumpelement ist« Die '

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Manschette ist, wie die Planschöffnung, bezüglich einer durch den Mittelpunkt des Flansches 38 gefällten Senkrechten symmetrisch, Das Innere der^vMansöhette %*f' ist' mil 3e zwei sich gegenüberliegenden Aüsicehlüiigeri %Ö und 42' Versehen, wobei die Auskehlungen 40 senkrecht zum Plansch 38 verlaufen, während die Auskehlungen 42 aufeinander zu, d.h. gegen Drehachse A geneigt- land". Diese besondere Gestalt des Pumpelements 34 ermöglicht, daß es schnell und somit wirtschaftlich hergestellt werden kann, und daß es seine Punktion zuverlässig erfüllt. Darüber hinaus kann das Element 34-wegen seiner"Gestaltung mit dem anderen Pumpelement 36 zusammenarbeiten.

Das Pumpelement 36 (Pig. 5 und 6) hat gleichfalls einen Plansch 44 mit einer öffnung^ die in ihrer Form der öffnung im Flansch 38 entspricht. Von den Kanten zweier sich gegenüberliegender Ausbuchtungen der öffnung stehen zwei auf den Mittelpunkt des Flansches 44 zugeneigte Lippen 46 ab. Die Lippen 46 liegen an der vom Pumpelement 34 abgekehrten Seite des,Flansches 44 und-sind mit den nichtgeneigten Auskehlungen" *IO des Elements 54 axial ausgerichtet. Der Aufbau des Elements 36 ist insofern von Bedeutung, als daß es mit dem Element 34 zusammenarbeitet. Die Erfindung baut sich auf der Erkenntnis auf, daß wenn ein Körper mit einer kegelstumpfförmigen Bohrung, deren kleine öffnung in eine Flüssigkeit getaucht ist, um die Achse der Bohrung rotiert, die Flüssigkeit an der kegelförmigen Wand der Bohrung emporsteigt. ,

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Wenn das; mit. der kleineren öff^ung versehene Ende d^s. von der Welle 6 gedrehten fumpelei^ent5 14 unter dem Spiegel cfer Schmierfliis^s;igkeit liegte wirken die geneigten Auskehlungen Jf? der Man-r· ' sehet te 3S als lentri|uga;|p,iinipe^ :wöfeei 44® IOio^sigleeit ν an den geneigten Winden der>. Aus kehlungen emp§r , in Bientung: der Pfeile (siehe Fig* %)ι gegen den llanaeh Jg b^efgrder^ wird, EntsipreGJiend wird_% vi^nn die Lippen, W6 des Pum^element? |"6; unt/igr die Qfeerfläehe der Sehmierflüssigkeil* ragen^^le Flüssigkeit in Riehtung der- Bfetle (siehe i?ig. ?|

Mg, % ^era^schau^iGht 1ώ ^5©;inander.gez0gen;e,r I>ar.&tellun die beiden Bujse.lemente. 3tt yn_tf 56 zueinander ausgerichtet sind, Me; geneigten ÄixskehluRgejR Jt? des Bujmp,elements 5M fluvten m%\ freien. A^§bii|qh.tu^gen 48 der Öffnung i^es Bumpeleroe^ 3| ab^ ες» daft YQir\ dem Eumpelement 34 geforderte S:ehmier-flüssigk§it frei durah Elemeiit 3^ f^ie^eii k-ann_t. Bie Lippen 46 d^es Pumpelements.

eneigt^n Aus^keh^ 59·

vondurch.

Die BumpAlenieA^e 34 und 36. sin4 mit Sq=h,raiib.en; 49(I¹Ig. 1 und 9) an den gegejaiUaerliegenden Seiten des^annungs^eilener zeugers in ihrer in_r Eig. 8» ge zeigt en Ausrichtung befestigt. Durch d-en Spannungswellene^rzeuger laufen zwei Paar Bohrungen 50 und 52. Die Bohrungen 5A Cf4g* 5); -sind' mit den, äais schnitt en, 48 dies.

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Pump element s 36 und mit den geneigten Auskehlungen 42 des Pumpelements 34 ausgerichtet. Wegen dieses Aufbaus kann Schmierflüssigkeit frei durch den Spannungswellenerzeuger 28 und über das Pumpelement 36 Tiinausgepumpt werden.

Da die Lippen 46 des Pumpelements 36 mit den Bohrungen 52· und den senkrechten Auskehlungen 4o der Manschette 39 abfluchten, kann Schmierflüssigkeit durch den Spannungswellenerzeuger 28 und über das Pumpelement 34 hinaus geschafft werden.

Wenn das Getriebe senkrecht steht und die Welle 8 dabei unten liegt, muß mindestens soviel Schmieröf in der Kapsel vorhanden sein, daß dessen Spiegel über der unteren Kante der Manschette steht, um den Spannungsvrellenerzeuger zu schmieren. In dieser .Stellung liegt das Lager 14 völlig im Schmieröl und wird damit reichlich mit Schmierstoff versehen. Durch Drehen des Pumpelements 34 wird Schmieröl an der Innenwand der Manschette 39 emporgepumpt, durch die Bohrungen 50 gebracht und dann den Lagern 12, 30 sowie auch den Zahnradzähnen 22 zugeführt. Das öl fließt dann durch das Lager 30 zurück und tropft an die Außenseite eines Behälters 53 ab. Durch Bohrungen 55 von bestimmter Größe gelangt es in den Behälter 53 zurück. Zahl und Größe der Bohrungen 5.5 bestimmen die Menge des den zu schmierenden Teilen zugeführten Öls. . .

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Liegt die Welle 6 untern, muß mindestens soviel 15! vorhanden sein, daß die Mppen: #6 des Pumpelements 36 In dieses eingetaucht sind. Beim Drehen :des Pumpelements 5ß gelangt das öl durch die Bpjhjnungen 52 des Spannungswellenerzeugers28 und die senkrechten Auskehlungen kO der Manschette 39 in den Behälter 53, aus dem es auf das Lager 30 unddie übrigen beweglichen Teile des Spannungswellengetriebes abtropft. Der Behälter 53, der auch als Heßvorriehtung dient, gewährleistet, daß das Lager 30 und die Zahnkränze aus- ' reichend geschmiert wenden, ohne im Öl eingetaucht zu sein und dieses somit übermäßigen Scherkräften auszusetzen. Die Meßvorrichtung 53 besteht aus einer ringförmigen Schale mit einem im wesentlichen zylindrischen äußeren Teil 54, einem geneigten Ende 56, in das Bohrungen eingelassen sind, und ,.einem gleichfalls zylindrischen inneren Teil 58^ ' . ^s .·

Form und Anordnung der Meßvörrlchtung 53 ermöglicht, daß von der Pumpe J>6 aufwärtsgeschleuderter Schmierstoff von der Schale aufgefangen, angesammelt und dem Lager 3Ö in einer bestimmten Menge zugeführt werden kann, so daß dort eine ausreichende Menge Schmieröl vorhanden sein kann, ohne daß das Lager 30 etc. untergetaucht ist.' Offensichtlich hängt die Menge des dem Lager 30 zugeführten Schmierstoffs von Größe und Zähl der Bohrungen, im Ende 56 der Meßvorrichtung 53 ab* _; ,

Der vorangehendenBeschreibung kann entnommen werden, daß die

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der Erfindung zügrunde liegende Aufgabe gelöst worden ist: Durch die beiden an der Leistungsaufnahmewelle befestigten Pumpelemente w^rd beim Betrieb des Getriebes eine stets hinreichende Schmierstoffverteilung gewährleistet _t ohne daß die Ausmaße des Getriebes vergrößert werden müssen, im Gegenteil wird der vom Getriebe eingenommene Raum durch die erfindungsgemäße Schmierpumpe sinnvoll ausgefüllt. Es sei darauf hingewiesen, daß durch die Pumpwirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nur die zu schmierenden Teile stets ausreichend mit öl gespeist werden, sondern auch daß durch den Verteilerfluß des Öls die auf es von den Getriebeteilen abgegebene Wärme abgeleitet 'werden kann.

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Claims (4)

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1. Vorrichtung zum Schmieren eines in einer Kapsel eingeschlossenen Mechanismus, mit einer Kreiselpumpeeinschließlich'einer drehbaren Antriebswelle,dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe mit einem oder mehreren an der Antriebswelle- (ö) koaxial befestigten Pumpelementen (34, 36) mit Bohrungen, die zumindest in einer axialen Ebene von kegelstumpfförmigem Querschnitt sind, versehen istj wobei beim Drehen der Welle (6) Schmierstoff vom engen zum weiten Ende der Bohrungen befördert wird.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Pumpelemente (34) eine ausgekehlte Manschette (39) ist, wobei einige der Auskehlungen (42) nach innen geneigt sind. .

3« Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Pumpelemente (36) mit von der Kante seiner Bohrung abstehenden, einwärts geneigten Lippen (46) versehen ist,

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Teile (42; 46) eines Pumpelements (34; 36) mit den nichtgeneigten Teilen (40; 48) des anderen Pumpelements koaxial ausgerichtet sind.