DE19603007B4

DE19603007B4 - transmission

Info

Publication number: DE19603007B4
Application number: DE1996103007
Authority: DE
Inventors: Eduard Heilig
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-01-27
Filing date: 1996-01-27
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2016-01-28
Also published as: DE19603007A1

Abstract

Getriebe mit einer aus einem Gehäuse (3) herausragenden Welle (1), die außen ein Antriebselement (2) trägt und in dem Gehäuse (3) mittels zweier, in einem axialen Abstand zueinander angeordneter Wälzlager (4, 5) fliegend gelagert ist, wobei zwischen dem Antriebselement (2) und dem benachbart zum Antriebselement angeordneten Wälzlager (4) ein Dichtelement (19) angeordnet ist und wobei sich dieses Wälzlager (4) auf einem Wellenbund (9) abstützt dadurch gekennzeichnet , dass das Dichtelement (19) als axial wirkender Pofildichtring (19) ausgebildet ist, der einen größeren Durchmesser als das benachbart zum Antriebselement angeordnete Wälzlager (4) hat und stirnseitig im Gehäuse (3) eingelassen ist und mit einer Scheibe (18) zusammenwirkt, welche die Lageröffnung des Gehäuses (3) unter Bildung eines axialen (22) und radialen Dichtspalts (21) mit geringem Laufspiel überdeckt und als Anlauffläche für den axial wirkenden Pofildichtring (19) dient, wobei die Scheibe (18) drehfest mit der Welle (1) verbunden ist, indem die Scheibe zwischen das benachbart...transmission with one from a housing (3) protruding shaft (1), the outside of a drive element (2) carries and in the housing (3) by means of two axially spaced apart roller bearing (4, 5) is overhung, being between the drive element (2) and the roller bearing arranged adjacent to the drive element (4) a sealing element (19) is arranged and this roller bearing (4) supported on a shaft collar (9) characterized that the sealing element (19) as an axially acting profile sealing ring (19) is formed which has a larger diameter than that adjacent has rolling bearings (4) arranged on the drive element and at the end in the housing (3) is inserted and cooperates with a disc (18) which the bearing opening of the housing (3) forming an axial (22) and radial sealing gap (21) covered with little running play and as a contact area for the axially acting profile sealing ring (19) is used, the disc (18) rotatably is connected to the shaft (1) by the disc between the adjacent...

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The Invention relates to a transmission with the features according to the preamble of claim 1.

Getriebe haben in der Regel mehrere Wellen, z. B. für einen Hauptantrieb, einen Hauptabtrieb und für Nebenantriebe sowie Nebenabtriebe. Die Wellen treten aus dem Gehäuse des Getriebes heraus und tragen an ihren äußeren Enden Antriebselemente in Form von Ritzeln, Kupplungen oder Riemenscheiben. Die Durchtrittsöffnungen des Gehäuses sind gegenüber den rotierenden Wellen sorgfältig abzudichten, um zu verhindern, daß Fremdstoffe wie Schmutz, Wasser usw. in das Getriebe gelangen und Schmierstoffe wie Öl und Fett auslaufen.transmission usually have multiple waves, e.g. B. for a main drive, one Main output and for Power take-offs as well as power take-offs. The waves emerge from the housing of the Transmission and carry drive elements at their outer ends in the form of pinions, clutches or pulleys. The passage openings of the housing are opposite to carefully seal the rotating shafts, to prevent foreign matter such as dirt, water, etc. get into the gearbox and lubricants like oil and leak fat.

Dabei sind folgende Umstände zu berücksichtigen:
Infolge der Belastung durch Schmutz von außen und Abrieb von innen verschleißen die Dichtungen in erhöhtem Maße, insbesondere wenn sie mit einer großen Vorspannung anliegen und aus einem weichen Werkstoff bestehen.The following circumstances must be taken into account:
As a result of exposure to dirt from the outside and abrasion from the inside, the seals wear to a greater extent, especially if they are in contact with a large amount of prestress and are made of a soft material.

Härtere Werkstoffe sind zwar widerstandsfähiger, neigen aber dazu, sich in die Welle einzuarbeiten. Dies führt besonders zu Leckagen, wenn die Wellen zur Rotation Axial- oder Taumelbewegungen ausführen. Ferner können Wellendichtungen aus härterem Werkstoff exzentrischen Bewegungen der Welle nur ungenügend folgen, so daß Spalte entstehen.Harder materials are more resistant, but tend to work their way into the wave. This leads particularly leakage when the shafts make axial or wobbling movements. Further can Shaft seals made of harder Material follow the eccentric movements of the shaft insufficiently, so that column arise.

Kombinationen aus verschiedenen Dichtungen können in der Regel den Anforderungen besser genügen, benötigen aber einen großen Einbauraum und vergrößern den Bauaufwand. Vor allem ist es nachteilig, wenn dadurch die Getriebelänge und damit auch das Gewicht zunimmt. Das eine beschränkt die Einbaumöglichkeiten, das andere führt zu höheren Materialkosten und im Fahrzeug zusätzlich zu höheren Energiekosten. Ferner werden die Wellenlager duch Biegemomente stärker belastet, wenn sich der Kraftangriffspunkt der Antriebselemente durch die Dichtungen weiter von dem Abstützpunkt der Lager entfernt.combinations can from different seals usually meet the requirements better, but require a large installation space and enlarge the Construction costs. Above all, it is disadvantageous if the transmission length and so that the weight increases. One limits the installation options, the other leads to higher Material costs and in the vehicle in addition to higher energy costs. Further the shaft bearings are subjected to greater loads due to bending moments when the force application point the drive elements through the seals further from the support point the camp removed.

Das DE-Prospekt "Rheinstahl-Planetengetriebe Baureihe 17 für Drehwerke und Fahrwerke, BR 17 Druckschrift F 2/75 2000 DH, Seite 5" offenbart eine Dichtung zwischen dem Wälzlager und dem Antriebselement, wobei die Dichtung zwischen dem Wellenbund und dem Antriebselement angeordnet ist und somit die Getriebeanordnung erheblich verlängert, was sich negativ auf die Biegebelastung der Welle auswirkt.The DE brochure "Rheinstahl planetary gear Series 17 for Slewing gear and trolleys, BR 17 publication F 2/75 2000 DH, page 5 "discloses one Seal between the rolling bearing and the drive element, the seal between the shaft collar and the drive element is arranged and thus the gear arrangement significantly extended, which has a negative effect on the bending load of the shaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Getriebe der eingangs beschriebenen Art die Lagerung der Welle und die Abdichtung so zu gestalten, dass die Lager bei einer geringen Gesamtbaulänge des Getriebes geringer als bei üblichen Dichtungsanordnungen durch Biegemomente belastet werden.The Invention is based on the object in a transmission of the beginning described way the bearing of the shaft and the seal design that the bearings with a small overall length of the Gearbox lower than with conventional sealing arrangements be loaded by bending moments.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The Object is according to the invention solved by the features of claim 1.

Die mit der Welle verbundene Scheibe verhindert, dass Schmutz von außen in den Dichtungs- und Lagerbereich eindringt. Fremdstoffe, die auf die Scheibe gelangen, werden durch ihre Rotation mit der Welle wieder abgeschleudert. Die Scheibe selbst beansprucht nur eine äußerst geringe Baulänge. Ferner vergrößert der Prodildichtring die Baulänge im Vergleich zu üblichen Wellendichtringen nicht, weil er radial nach außen versetzt zum Lager angeordnet ist.The disc connected to the shaft prevents dirt from entering the outside Seals and bearing area penetrates. Foreign matter on the disc get, are rotated again by their rotation with the shaft. The disc itself only requires an extremely short overall length. Further enlarges the Profile sealing ring the overall length compared to usual Shaft sealing rings are not, because they are offset radially outwards to the bearing is.

Die Scheibe wird mit geringem Bau- und Montageaufwand zweckmäßigerweise auf der Welle befestigt, indem sie zwischen einem inneren Lagerring des äußeren Wälzlagers und einem Wellenbund geklemmt ist und durch Reibschluß mit der Welle rotiert. Die Scheibe kann auch Bestandteil des Antriebselements sein.The Washer is expedient with little construction and assembly costs attached to the shaft by placing it between an inner bearing ring of the outer rolling bearing and a shaft collar is clamped and by frictional engagement with the Shaft rotates. The disc can also be part of the drive element his.

Die Scheibe bildet mit dem Gehäuse zweckmäßigerweise einen Dichtspalt vor dem Profildichtring. Der Dichtspalt kann verlängert und in seiner Wirkung verbessert werden, wenn das Gehäuse die Scheibe am Umfang mit geringem Spiel axial überdeckt und so ein kleines Labyrinth bildet. Die axiale Überdeckung -schützt die Scheibe außerdem gegen Beschädigung.The Disc forms with the housing expediently a sealing gap in front of the profile sealing ring. The sealing gap can be extended and its effect can be improved if the housing the disc axially covered at the circumference with little play and so a small Labyrinth forms. The axial coverage -protects the disc as well against damage.

Der Profildichtring besteht aus Polyurethan oder einem vergleichbaren Werkstoff, um den Verschleiß zu verringern und die Lebensdauer zu erhöhen. Ruf diesen Werkstoff wird zweckmäßigerweise der Werkstoff bzw. die Oberflächenbeschichtung der Scheibe abgestimmt, z. B. hat sich für Polyurethan ein Stahlblech in Kaltbandqualität bewährt.The Profile sealing ring is made of polyurethane or a comparable one Material to wear decrease and increase the lifespan. Call this material expediently the Material or the surface coating matched the disc, e.g. B. has a sheet steel for polyurethane in cold strip quality proven.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Antriebselement in Form eines Ritzels oder einer Riemenscheibe einstückig an der Welle angeformt ist und vorteilhafterweise einen vorstehenden Bord hat, der als Wellenbund dient. Dadurch ergeben sich ein sehr kleiner Abstand der Antriebskräfte von der Lagerabstützung und damit verbunden sehr geringe Belastungen durch Biegemomente.According to one Embodiment of the invention it is proposed that the drive element in one piece in the form of a pinion or pulley the shaft is molded and advantageously a protruding Board that serves as a shaft collar. This results in a very small distance between the driving forces from the bearing support and associated very low loads due to bending moments.

Um die Welle sicher zu lagern, haben die Wälzlager einen Stützabstand, der unter anderem von einem Gehäusebund bestimmt wird. Dieser ist in vorteilhafter Weise in abgestufter Form bis in den Bereich der Welle verlängert und nimmt einen Abstreifring auf, der mit einer zum Gehäuseinneren weisenden Abstreiflippe an der Welle anliegt. Der Abstreifring verhindert, ohne zusätzliche Baulänge zu beanspruchen, daß Schmieröl austritt, selbst wenn der Getrieberaum mit höheren Spitzendrücken von 4 bar und mehr durchspült wird. Da das äußere Wälzlager nicht mit Schmieröl versorgt wird, erhält es eine Lebensdauerfettfüllung, die nach außen einfacher abgedichtet werden und geringfügige Ölleckagen aufnehmen kann.In order to securely support the shaft, the roller bearings have a support spacing, which among other things is determined by a covenant. This is advantageously extended in a stepped form into the area of the shaft and receives a scraper ring which bears against the shaft with a scraper lip facing the interior of the housing. The wiper ring prevents lubricating oil from escaping without taking up any additional length, even if the gear chamber is flushed with higher peak pressures of 4 bar and more. Since the outer rolling bearing is not supplied with lubricating oil, it receives a lifetime grease filling that is easier to seal on the outside and can absorb minor oil leaks.

Das erfindungsgemäße Getriebe wird vorteilhaft bei Baumaschinen eingesetzt, insbesondere als Drehwerksantrieb für Hydraulikbagger mit einer senkrechten Einbaulage einer unten angeordneten Abtriebswelle mit einem Antriebselement in Form eines Ritzels, das in ein innen- oder außenverzahntes Gegenrad eingreift. Die Abtriebswelle wird ihrerseits von einer Planetenuntersetzungs-Stufe angetrieben, indem sie mit dessen Planetenträger drehfest verbunden ist. Das Sonnenrad der Planetenstufe stützt sich über ein Kugellager axial an der Welle ab.The gearbox according to the invention is used advantageously in construction machines, especially as a slewing gear drive for hydraulic excavators with a vertical installation position of an output shaft arranged below with a drive element in the form of a pinion, which is or externally toothed counter gear intervenes. The output shaft is in turn from a planetary reduction stage driven by being rotatably connected to the planet carrier. The sun gear of the planetary stage is supported axially via a ball bearing the wave.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahlreiche Merkmale im Zusammenhang dargestellt und beschrieben. Der Fachmann wird die kombinierten Merkmale zweckmäßigerweise im Sinne der zu lösenden Aufgaben auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.In the description and in the claims are numerous features shown and described in context. The expert will combined features expediently in the sense of to be solved Look at tasks individually and in meaningful further combinations sum up.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.In the drawing is an embodiment of the Invention shown.

Es zeigt:It shows:

1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Getriebe. 1 a partial longitudinal section through a transmission according to the invention.

Das Getriebe, das als Drehwerksantrieb in Hydraulikbaggern verwendet wird, aber auch für Werkzeugmaschinen und Fahrzeuge eingesetzt werden kann, hat in einem Gehäuse 3 als Endstufe eine Planetenstufe mit einem Sonnenrad 16, Planetenrädern 15 und einem Planetenträger 13 mit Planetenbolzen 14, auf denen die Planetenräder 15 mittels Rollenlager 20 gelagert sind.The gearbox, which is used as a slewing gear drive in hydraulic excavators, but can also be used for machine tools and vehicles, has in one housing 3 as a final stage a planetary stage with a sun gear 16 , Planet gears 15 and a planet carrier 13 with planet bolts 14 on which the planet gears 15 by means of roller bearings 20 are stored.

Der Planetenträger 13 ist über ein Keilwellenprofil 10 mit einer Welle 1, die Abtriebswelle des Getriebes, verbun den und durch eine Sicherungsscheibe 11 und einen Sprengring 12 axial gesichert. Das Sonnenrad 16 stützt sich über ein Rillenkugellager als Axiallager 17 gegenüber der Welle 1 ab, die aus dem Gehäuse 3 des Getriebes herausragt und an ihrem äußeren Ende ein einstückig angeformtes Antriebselement in Form eines Ritzel 2 trägt. Dieses besitzt einen axial vorstehenden Bord 9, der als Wellenbund dient.The planet carrier 13 is over a spline profile 10 with a wave 1 , the output shaft of the gearbox, connected and through a lock washer 11 and a snap ring 12 axially secured. The sun gear 16 is supported by a deep groove ball bearing as a thrust bearing 17 towards the wave 1 starting from the housing 3 protrudes from the transmission and at its outer end an integrally formed drive element in the form of a pinion 2 wearing. This has an axially projecting rim 9 which serves as a wave collar.

Die Welle 1 ist im Gehäuse 3 durch Wälzlager gelagert, und zwar durch ein äußeres Kegelrollenlager 4 und ein inneres Kegelrollenlager 5, deren äußere Lageringe sich an einem abgestuften Gehäusebund 7 abstützen. Die Kegelrollenlager 4, 5 werden durch eine Wellenmutter 6 über den Gehäusebund 7 gegen den Bord 9 vorgespannt, wobei zwischen dem inneren Lagerring des äußeren Kegelrollenlagers 4 eine Scheibe 18 geklemmt ist, die zusammen mit der Welle 1 rotiert.The wave 1 is in the housing 3 supported by roller bearings, namely by an outer tapered roller bearing 4 and an inner tapered roller bearing 5 , whose outer bearing rings are on a graduated housing collar 7 support. The tapered roller bearings 4 . 5 are through a shaft nut 6 over the case collar 7 against the board 9 preloaded, being between the inner bearing ring of the outer tapered roller bearing 4 a disk 18 is clamped together with the shaft 1 rotates.

Die Scheibe 18 überdeckt die Durchtrittsöffnung der Welle 1 und bildet mit dem Gehäuse 3, das die Scheibe 18 am Umfang mit geringem Spiel überdeckt, einen axialen 22 und einen radialen Dichtspalt 21. Im Bereich des axialen Dichtspalts 22 ist ein Profildichtring 19 angeordnet, dessen Durchmesser größer ist als der äußere Durchmesser des Kegelrollenlagers 4 und stirnseitig in das Gehäuse 3 eingelassen ist. Der Einbauraum des Profildichtrings 19 ist so bemessen, daß seine radial nach außen weisende Dichtlippe 23 unter einer axialen Vorspannung an der Scheibe 18 anliegt. Der Profildichtring 19 besteht aus Polyurethan oder einem vergleichbaren Werkstoff, während der Werkstoff der Scheibe 18 auf den Werkstoff des Profildichtrings 19 abgestimmt ist.The disc 18 covers the passage opening of the shaft 1 and forms with the housing 3 that the disc 18 covered at the circumference with little play, an axial 22 and a radial sealing gap 21 , In the area of the axial sealing gap 22 is a profile sealing ring 19 arranged, the diameter of which is larger than the outer diameter of the tapered roller bearing 4 and in the front of the housing 3 is let in. The installation space of the profile sealing ring 19 is dimensioned so that its radially outward sealing lip 23 under an axial preload on the disc 18 is applied. The profile sealing ring 19 is made of polyurethane or a comparable material, while the material of the disc 18 on the material of the profile sealing ring 19 is coordinated.

Der Gehäusebund 7 nimmt einen Abstreifring 8 auf, dessen Abstreiflippe 24 zum ölführenden Raum der Planetenstufe weist und unter Vorspannung an der Welle anliegt. Der Abstreifring 8 ist ebenfalls aus Polyurethan. Dieser Werkstoff ist besonders verschleißfest, so daß der Abstreifring 8 auch für eine erhöhte Belastung durch Abrieb geeignet ist, der sich insbesondere bei einen senkrechten Einbau, wie es bei Drehwerksantrieben in Hydraulikbaggern der Fall ist, im Bereich des Abstreifrings 8 ablagert. Das Kegelrollenlager 4 erhält eine Lebensdauerfettfüllung.The case collar 7 takes a wiper ring 8th on whose wiper lip 24 points to the oil-bearing space of the planetary stage and bears against the shaft under prestress. The scraper ring 8th is also made of polyurethane. This material is particularly wear-resistant, so that the scraper ring 8th is also suitable for an increased load due to abrasion, which is particularly evident in the area of the scraper ring when installed vertically, as is the case with slewing gear drives in hydraulic excavators 8th deposits. The tapered roller bearing 4 receives a lifetime fat filling.

Wie die Zeichnung deutlich zeigt schließt das Ritzel 2 nur getrennt durch die Dicke der Scheibe 18 an das äußere Kegelrollenlager 4 an. Die rotierende Scheibe 18 hält den Schmutz und Spritzwasser von außen ab und schleudert sie aus den Dichtungsbereich ab. Zusätzlich schützt der Profildichtring 19 den Lagerbereich gegen eindringende Fremdstoffe und verhindert, daß Schmiermittel austreten. Der innere Abstreifring 8 läuft gut geschmiert nahezu verschleißfrei und kann daher sicher den Durchtritt von Öl, selbst bei höheren Drücken verhindern.As the drawing clearly shows, the pinion closes 2 only separated by the thickness of the disc 18 to the outer tapered roller bearing 4 on. The rotating disc 18 keeps dirt and splash water from the outside and throws them out of the sealing area. The profile sealing ring also protects 19 the storage area against the ingress of foreign matter and prevents lubricants from escaping. The inner wiper ring 8th runs well lubricated, almost wear-free and can therefore safely prevent the passage of oil, even at higher pressures.

11: Wellewave
22: Ritzelpinion
33: Gehäusecasing
44: äußeres Kegelrollenlagerouter tapered roller bearing
55: inneres Kegelrollenlagerinner Tapered roller bearings
66: Wellenmuttershaft nut
77: Gehäusebundhousing collar
88th: Abstreifringscraper
99: Wellenbund, BordShaft collar, shelf
1010: KeilwellenprofilSpline
1111: Sicherungsscheibelock washer
1212: Sprengringsnap ring
1313: Planetenträgerplanet carrier
1414: Planetenbolzenplanet shaft
1515: Planetenradplanet
1616: Sonnenradsun
1717: Axiallagerthrust
1818: Scheibedisc
1919: ProfildichtringProfile sealing ring
2020: Rollenlagerroller bearing
2121: Dichtspaltsealing gap
2222: Dichtspaltsealing gap
2323: Dichtlippesealing lip
2424: Abstreiflippewiping lip

Claims

Gearbox with a housing ( 3 ) outstanding wave ( 1 ), the outside of a drive element ( 2 ) carries and in the housing ( 3 ) by means of two roller bearings arranged at an axial distance from each other ( 4 . 5 ) is overhung, whereby between the drive element ( 2 ) and the roller bearing arranged adjacent to the drive element ( 4 ) a sealing element ( 19 ) is arranged and wherein this rolling bearing ( 4 ) on a wave bundle ( 9 ) is characterized in that the sealing element ( 19 ) as an axially acting profile sealing ring ( 19 ) is formed which has a larger diameter than the roller bearing arranged adjacent to the drive element ( 4 ) and on the front side in the housing ( 3 ) is embedded and with a washer ( 18 ) which interacts with the bearing opening of the housing ( 3 ) forming an axial ( 22 ) and radial sealing gap ( 21 ) covered with little running play and as a contact surface for the axially acting profile sealing ring ( 19 ) serves, whereby the disc ( 18 ) rotatable with the shaft ( 1 ) is connected by the disc being clamped between the roller bearing arranged adjacent to the drive element and the shaft collar.

Transmission according to claim 1, characterized in that the disc ( 18 ) between an inner bearing ring of the rolling bearing ( 4 ) and the wave band ( 9 ) is clamped.

Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 3 ) the disc ( 18 ) axially covered at the circumference with little play.

Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the disc ( 18 ) Is part of the drive element.

Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the profile sealing ring ( 19 ) consists of polyurethane or a material that is comparable in terms of manufacture and wear resistance and an outward-pointing sealing lip ( 23 ) Has.

Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that a pinion ( 2 ) or a pulley in one piece on the shaft ( 3 ) is molded on.

Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that a projecting rim ( 9 ) of the drive element serves as a shaft collar.

Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 3 ) between the roller bearings ( 4 . 5 ) a radially graduated housing collar ( 7 ) which has a scraper ring ( 8th ) with one facing the inside of the housing on the shaft ( 3 ) adjacent wiper lip ( 24 ) records.

Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the outer roller bearing ( 4 ) gets a lifetime grease filling.

Transmission according to one of the preceding claims, characterized by use as a slewing gear drive for hydraulic excavators with a vertical installation position of the shaft ( 1 ) and drive element located below.

Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 1 ) is an output shaft and with a planet carrier ( 13 ) a planetary stage is rotatably connected.

Transmission according to claim 11, characterized in that a sun gear ( 16 ) the planetary stage via a ball bearing axially on the shaft ( 1 ) supports.