DE19846698C1 - Drehdurchführung in einem Getriebegehäuse - Google Patents

Abstract

Es wird eine Drehdurchführung in einem Getriebegehäuse (10) mit einer Getriebewelle (14) beschrieben. Die Getriebewelle (14) erstreckt sich durch eine Durchtrittsöffnung (50) in einem Getriebewandungsteil (26), welches Getrieberäume (A, B), in denen unterschiedliche Luftdrücke herrschen, trennt. Die Getriebewelle (14) weist einen mit einer Schmiermitteldruckquelle (41) in Verbindung stehenden Schmiermittelkanal (42, 44) auf, der an wenigstens einer Austrittsöffnung (46) auf der Wellenumfangsfläche austritt. In axialer Hinsicht sind beidseits der Austrittsöffnung (46) ringförmige Dichtungen angeordnet, die die Getriebewelle (14) gegenüber dem Getriebewandungsteil (26) abdichten. DOLLAR A Um eine zuverlässige Luftabdichtung auch bei Getriebewellen (14) zu ermöglichen, die radial Kräften ausgesetzt sind und sich radial verformen können, und um eine axiale Verschiebung der Getriebewelle (14) relativ zum Getriebewandungsteil (26) zu verhindern, wird vorgeschlagen, bezüglich der axialen Richtung beidseits der Austrittsöffnung (46) wenigstens je eine auf der Getriebewelle (14) gegen axiale Verschiebung gesicherte, als Dichtung dienende Anlaufscheibe (24, 28) anzuordnen. Jeweils eine Scheibenfläche der Anlaufscheiben (24, 28) stützt sich wenigstens teilweise an einer Auflagefläche (52, 53) des Getriebewandungsteils (26) ab.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung in einem Getriebegehäuse mit einer Getriebewelle. Die Getriebewelle erstreckt sich durch eine Durchtrittsöffnung in einem Getriebewandungsteil, welches Getrieberäume, in denen unter­ schiedliche Luftdrücke herrschen, trennt. Die Getriebewelle weist einen mit einer Schmiermitteldruckguelle in Verbindung stehenden Schmiermittelkanal auf, der an wenigstens einer Austrittsöffnung auf der Wellenumfangsfläche austritt. In axialer Hinsicht sind beidseits der Austrittsöffnung ring­ förmige Dichtungen angeordnet, die die Getriebewelle gegenüber dem Getriebewandungsteil abdichten.

Um unterschiedliche Luftdrücke in verschiedenen Getriebe­ gehäusen oder Getriebebereichen zu ermöglichen und zu gewähr­ leisten, müssen zwischen den Getrieberäumen verlaufende Dreh­ durchführungen luftdicht ausgeführt werden. Hierfür werden üblicherweise Dichtringe, Kolbenringe oder, falls die Dreh­ durchführung in Verbindung mit einer Lagerstelle ausgeführt ist, abgedichtete Lager verwendet. Schwierigkeiten macht dies jedoch bei abzudichtenden Wellen, die radialen Verformungen (z. B. Durchbiegungen infolge radialer Kräfte von Zahnrädern) ausgesetzt sind und/oder die ein die Drehdurchführung enthal­ tendes Getriebewandungsteil axial fixieren sollen. Desweiteren verursachen die erwähnten Maßnahmen Drehmomentverluste.

Die EP 0 406 649 A1 beschreibt eine Einrichtung zur Einstellung des Ölstandes in einem Getriebe, welches zwei durch eine Getriebewandung getrennte Getriebegehäusekammern, in denen unterschiedliche Drücke herrschen, enthält. Durch eine Durch­ trittsöffnung in der Getriebewandung erstreckt sich eine Antriebswelle. Die Getriebegehäusekammern sind durch einen als Ringspalt ausgebildeten Ölkanal verbunden, der durch einen Zwischenraum zwischen der Antriebswelle und der Wandung der Durchtrittsöffnung ausgebildet ist. Beidseits des Ringspalts ist je ein Dichtungsring in eine zugehörige Ringnut der Antriebswelle angeordnet. Über eine Ölleitung in der Antriebswelle wird Öl in den Ringspalt geleitet, um hier einen Ölfilm zu bilden, der einen Öldurchfluß zwischen den Getriebe­ gehäusekammern ermöglicht, nicht jedoch einen Luftaustausch. Eine axiale Fixierung der Antriebswelle gegenüber der Getriebe­ wandung ist nicht vorgesehen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine gattungsgemäße Drehdurchführung derart auszubilden, daß die eingangs genannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll die Drehdurchführung eine zuverlässige Luftabdichtung auch bei Getriebewellen ermöglichen, die radial Kräften ausgesetzt sind und sich radial verformen können. Die Drehdurchführung soll es auch ermöglichen, das Getriebewandungsteil, durch das sich die Getriebewelle erstreckt, gegen eine axiale Verschie­ bung relativ zur Getriebewelle zu sichern. Drehmomentverluste sollen weitgehend vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentan­ spruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Erfindungsgemäß sind bei der gattungsbildenden Drehdurchführung als Dichtung dienende Anlaufscheiben vorgesehen, die bezüglich der axialen Richtung beidseits der Austrittsöffnung auf der Ge­ triebewelle angeordnet und gegen axiale Verschiebung gesichert sind. Insbesondere liegt der die Durchtrittsöffnung umgebende Bereich des Getriebewandungsteils zwischen zwei Anlaufscheiben. Jede der beiden Anlaufscheiben stützt sich dabei wenigstens mit einer Teilfläche ihrer dem Getriebewandungsteil zugewandten Scheibenflächen in axialer Richtung an einer die Durchtritts­ öffnung umschließenden Auflagefläche des Getriebewandungsteils ab.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine Drehdurchführung bereit gestellt, die sich einfach und kostengünstig herstellen läßt. Durch die Verwendung von einfachen Anlaufscheiben läßt sich das die Drehdurchführung aufnehmende Getriebewandungsteil axial auf der Getriebewelle fixieren und gleichzeitig die Drehdurchführung gegen einen Luftdurchtritt abdichten. Zur zuverlässigen Abdichtung steht das Schmiermittel in dem Schmiermittelkanal unter einem höheren Druck als die Luft in den beiden Getrieberäumen.

Vorzugsweise ist zwischen dem Getriebewandungsteil und den Anlaufscheiben ein radiales und ein axiales Spiel vorgesehen, so daß sich zwischen der Getriebewelle bzw. dem Getriebe­ wandungsteil und den Anlaufscheiben jeweils Zwischenräume oder Spalte ausbildet. In den Spalten bildet sich im Betrieb ein Schmierfilm aus, so daß keine direkte Berührung zwischen Teilen unterschiedlicher Relativdrehzahlen erfolgt, wodurch Reibungs­ verluste vermieden bzw. stark vermindert werden.

Für eine weitere Reduzierung der Reibungsverluste ist es von Vorteil, die Anlaufscheiben aus Kunststoff auszubilden oder mit Kunststoff beschichtete Scheiben zu verwenden. Als Kunststoff eignet sich insbesondere gleitfähiges Material. Beispielsweise kann auf eine Stahl- oder Messingscheibe eine PTFE-Beschichtung (Polytetrafluoräthylen) aufgetragen werden.

Für den Fall, daß Anlaufscheiben verwendet werden, die die auftretenden axialen Kräfte nicht zuverlässig aufzunehmen vermögen, sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, daß sich die dem Getriebewandungsteil abgewandte Schei­ benfläche der Anlaufscheibe wenigsten teilweise an einer auf der Getriebewelle gesicherten Stützscheiben axial abstützt.

Zur axialen Abstützung der Anlaufscheibe bzw. der Stützscheibe enthält die Getriebewelle vorzugsweise einen radialen Vorsprung, beispielsweise eine stufenförmig ausgebildete Ringschulter. Alternativ kann für die Abstützung auch ein Sicherungsring auf der Getriebewelle befestigt sein, der beispielsweise von einer Ringnut in der Getriebewelle aufgenommen wird.

Durch eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung läßt sich eine zuverlässige Schmiermittelversorgung von in der Nähe der Drehdurchführung angeordneten Lagerstellen oder Zahnrädern auf einfache Weise sicherstellen. Insbesondere schlägt hierfür eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Anlaufscheibe auf ihrer dem Getriebewandungsteil zugewandten Oberfläche und/oder die Auflagefläche des Getriebewandungsteils wenigstens eine im wesentlichen radial verlaufende Nut aufweist. Die Nut ist so bemessen, daß ein auf die gegebenen Erfordernisse angepaßter dosierter Schmiermittelabfluß aus dem Schmiermittelkanal erfolgt.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Drehdurchführung mit einem die Getriebewelle in dem Getriebegehäuse abstützenden Radiallager zu kombinieren. Das Radiallager stützt sich dabei mit seiner einen Stirnseite an einer Stützscheibe oder einer Anlaufscheibe ab. Seine andere Stirnseite ist gegen axiale Verschiebung auf der Getriebewelle gesichert und sichert damit auch die Stützscheibe oder die Anlaufscheibe gegen axiale Verschiebung.

Insbesondere für den Fall, daß die Montage einer mit wenigstens einem Zahnrad bestückten, vormontierten Getriebewelle möglich sein soll, ist es zweckmäßig, eine Öffnung in dem Getriebegehäuse vorzusehen, deren Querschnitt ausreichend groß bemessen ist, um die Getriebewelle mit vormontiertem Zahnrad hindurchstecken zu können. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht einen Einsatz vor, durch den sich diese Öffnung verschließen läßt. Der Einsatz ist als ein Getriebewandungsteil ausgebildet, welches die Durchtrittsöffnung für die Getriebe­ welle aufweist. Vorzugsweise läßt sich der Einsatz vor der Montage der Getriebewelle auf dieser montieren und ist damit Teil einer vormontierten Getriebewelle-Baueinheit. Bei der Montage werden die Getriebewelle mit dem darauf vormontierten Einsatz in die Öffnung des Getriebegehäuse gesteckt. Dabei wird die Öffnung durch den Einsatz verschlossen. Die Ausbildung eines axial auf der Getriebewelle fixierten Einsatzes läßt eine leicht montierbare und platzsparende Ausbildung der Dreh­ durchführung zu.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß sich der Einsatz in der Öffnung des Getriebegehäuses axial verschieben läßt und gegenüber dem Getriebegehäuse, beispiels­ weise über eine O-Ringdichtung, abgedichtet geführt ist. Damit läßt sich die Welle gemeinsam mit dem Einsatz in axialer Richtung gegenüber dem Getriebegehäuse verschieben, wodurch Toleranzen ausgeglichen werden können.

Es ist desweiteren von Vorteil zwischen dem Einsatz und dem Getriebegehäuse eine Verdrehsicherung vorzusehen, um unkon­ trollierte Drehbewegungen zu vermeiden. Die Verdrehsicherung kann beispielsweise eine an dem Einsatz angeformten Lasche enthalten, die in eine entsprechende Ausnehmung des Getriebe­ gehäuses eingreift. Es sind jedoch auch andere bekannte Maßnahmen zur Verdrehsicherung geeignet.

Der Einsatz ist vorzugsweise im wesentlichen rohr- oder hülsenförmig ausgebildet und nimmt im Bereich seines einen axialen Endes die Drehdurchführung auf. Im Bereich seines anderen axialen Endes befindet sich eine axiale Ausnehmung, die für die Aufnahme eines auf der Getriebewelle montierten Radial­ lagers ausgebildet ist. Die Schmierung des Radiallagers kann, wie oben beschrieben, über eine radial verlaufende Nut in der Anlaufscheibe erfolgen.

Der Einsatz kann sich im Bereich der Drehdurchführung und/oder im Bereich seiner das Radiallager aufnehmenden Ausnehmung axial verschiebbar am Getriebegehäuse abstützen. Er nimmt dabei im wesentlichen lediglich radiale Kräfte der Getriebewelle auf und leitet diese in das Getriebegehäuse ein.

Es ist zweckmäßig wenigstens ein auf der Getriebewelle montiertes Zahnrad in die Konstruktion und in die axiale Abstützung der Drehdurchführung einzubeziehen. Dabei kann in der Getriebewelle eine Ringnut ausgebildet sein, die einen ersten Sicherungsring aufnimmt an den sich eine erste Stützscheibe, eine erste Anlaufscheibe, der Einsatz, eine zweite Anlaufscheibe, eine zweite Stützscheibe, die an einer Schulter der Getriebewelle anliegt, der innere Lagerring eines Radiallagers, das Zahnrad und ein in eine weitere Ringnut der Getriebewelle eingesetzter zweiter Sicherungsring anschließt.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.

Die einzige Figur zeigt den Ausschnitt eines Getriebegehäuses 10, das eine erfindungsgemäße Drehdurchführung aufnimmt.

Die dargestellte Getriebewelle 14 weist eine Ringnut 16, die einen ersten Sicherungsring 18 aufnimmt, sowie eine stufen­ förmige Schulter 20 auf. Auf der Getriebewelle 14 sind zwischen der Ringnut 16 und der Schulter 20 eine erste Stützscheibe 22, eine erste Anlaufscheibe 24, ein Einsatz 26 und eine zweite Anlaufscheibe 28 angeordnet und axial fixiert. An der Schulter 20 liegt eine zweite Stützscheibe 30 an, die durch den inneren Lagerring 32 eines Radiallagers 34, ein gegen Verdrehung auf der Getriebewelle 14 gesichertes Zahnrad 36, wenigstens eine Distanzscheibe 37 und einen in einer weiteren Ringnut 38 der Getriebewelle 14 eingesetzten zweiten Sicherungsring 40 axial abgestützt wird. Auf der Getriebewelle 14 lassen sich die genannten Bauelemente 18, 22, 24, 26, 28, 30, 34, 36, 37, 40 vormontieren, bevor die sich ergebende Baueinheit in das Getriebegehäuse 10 eingesetzt wird.

Die Getriebewelle 14 weist einen mit einer Öldruckquelle 41 verbundenen zentralen Schmiermittelkanal 42 auf, von dem ein Querkanal 44 mit einer sich zur Wellenoberfläche öffnenden Austrittsöffnung 46 abzweigt. Die Austrittsöffnung 46 liegt in axialer Hinsicht zwischen den beiden Anlaufscheiben 24 und 28.

Die Distanzscheibe 37 ist so bemessen, daß die zweite Stützscheibe 30, der inneren Lagerring 32 und das Zahnrad 36 spielfrei auf der Getriebewelle 14 zwischen der Schulter 20 und dem Sicherungsring 40 festgelegt sind. Die zweite Stützscheibe 30 liegt damit fest an der Schulter 20 an.

Der axiale Abstand zwischen dem ersten Sicherungsring 18 und der zweiten Stützscheibe 30 ist so bemessen, daß sich ein geringes axiales Spiel der dazwischen liegenden Bauteile 22, 24, 26 und 28 ergibt. Wird von der Öldruckquelle 41 über den Schmiermittelkanal 42, den Querkanal 44 und die Austritts­ öffnung 46 Schmieröl in den zwischen der Getriebewelle 14 und dem Einsatz 26 ausgebildeten Ringkanal 50 gedrückt, so werden die beiden Anlaufscheiben 24, 28 von der zugehörigen Auflagefläche 52, 53 des Einsatzes 26 weggedrückt. Zwischen den Anlaufscheiben 24, 28 und den Auflageflächen 52, 53 entstehen damit Ringzwischenräume oder Ringspalte, durch die Schmieröl in das Getriebeinnere austreten kann. Der Schmierölfilm in dem Ringkanal 50 und den Ringspalten verhindern einen Luft­ druckausgleich zwischen den Getrieberäumen A und B, in denen unterschiedliche Luftdrücke herrschen. Sie vermeiden deswei­ teren eine direkte Berührung zwischen Teilen mit unter­ schiedlicher Relativdrehzahl und vermindert damit Drehmoment­ verluste.

In die der zweiten Anlaufscheibe 28 zugewandte Auflagefläche 53 des Einsatzes 26 ist wenigstens eine radiale Nut 54 einge­ lassen, die einen erhöhten Schmiermittelabfluß zur Schmierung des Radiallagers 34 und des Zahnrades 36 erlaubt.

Der Einsatz 26 ist im wesentlichen hülsenförmig ausgebildet und trägt an seinen beiden axialen Enden je einen scheibenförmigen Flansch 56, 58. In den ersten Flansch 56 ist eine Ringnut eingelassen, die eine O-Ringdichtung 60 aufnimmt. Der erste Flansch 56 ist in eine Öffnung 62 des Getriebegehäuses 10 axial verschiebbar eingesetzt. Die O- Ringdichtung 60 dichtet die beiden Getrieberäume A, B gegeneinander ab.

Der zweite Flansch 58 besitzt eine äußere, zylinderförmige Gleitfläche 64, die mit einer Bohrung in dem Getriebegehäuse 10 korrespondiert und eine axiale Verschiebung des Einsatzes 26 gegenüber dem Getriebegehäuse 10 erlaubt. Im Bereich des zweiten Flanschs 58 befindet sich eine axiale Ausnehmung, die den äußeren Lagerring 66 des Radiallagere 34 aufnimmt. Damit stützt sich die Getriebewelle 14 über das Radiallager 34 und den zweiten Flansch 58 des Einsatzes 26 radial in dem Getriebegehäuse 10 ab. Das nicht dargestellte linke Ende der Getriebewelle 14 stützt sich auf übliche Weise durch ein weiteres, nicht näher dargestelltes Lager am Getriebegehäuse 10 ab.

Es kann eine nicht näher dargestellte Drehsicherung vorgesehen sein, die eine Verdrehung des Einsatzes 26 gegenüber dem Getriebegehäuse 10 verhindert.

Auch wenn die Erfindung lediglich anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen.

Claims (14)

1. Drehdurchführung in einem Getriebegehäuse (10) mit einer Getriebewelle (14), die durch eine Durchtrittsöffnung, welche in einem Getriebewandungsteil (26) ausgebildet ist und unter unterschiedlichen Luftdrücken stehende Getriebe­ räume (A, B) verbindet, verläuft und die einen mit einer Schmiermitteldruckquelle (41) in Verbindung stehenden Schmiermittelkanal (42, 44) mit wenigstens einer sich zur Wellenumfangsfläche öffnenden Austrittsöffnung (46) enthält, und mit zwischen der Getriebewelle (14) und dem Getriebewandungsteil (26) in axialer Hinsicht beidseits der Austrittsöffnung (46) angeordneten ringförmigen Dichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der axialen Richtung beidseits der Austrittsöffnung (46) wenigstens je eine auf der Getriebewelle (14) gegen axiale Verschiebung gesicherte, als Dichtung dienende Anlaufscheibe (24, 28) angeordnet ist, deren jeweils eine Scheibenfläche sich wenigstens teilweise an einer Auflagefläche (52, 53) des Getriebewandungsteils (26) abstützt.

2. Drehdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein radiales und/oder axiales Spiel vorgesehen ist, welches die Ausbildung eines Schmiermittelspalts zwischen der Getriebewelle (14) bzw. der Anlaufscheibe (24, 28) und dem Getriebewandungsteil (26) ermöglicht.

3. Drehdurchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufscheibe (24, 28) aus Kunststoff besteht oder eine mit Kunststoff beschichtet Scheibe ist.

4. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine gegen axiale Verschiebung auf der Getriebewelle (14) gesicherte Stützscheibe (22, 30) vorgesehen ist, an der die dem Getriebewandungsteil (26) abgewandte Scheibenfläche einer Anlaufscheibe (24, 28) wenigstens teilweise anliegt.

5. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anlaufscheibe (24, 28) bzw. die Stützscheibe (22, 30) an einem radialen Vorsprung (20) der Getriebewelle (14) oder an einem auf der Getriebewelle (14) befestigten Sicherungsring (18, 40) abstützt.

6. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufscheibe (24, 28) auf ihrer dem Getriebewandungsteil (26) zugewandten Oberfläche und/oder die Auflagefläche (52, 53) des Getriebewan­ dungsteils (26) wenigstens eine im wesentlichen radial verlaufende Nut (54) aufweist, die einen dosierten Schmiermittelabfluß aus dem Schmiermittelkanal (42, 44, 46, 50) erlaubt.

7. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Getriebewelle (14) ein sich mittelbar oder unmittelbar an dem Getriebegehäuse (10) abstützendes Radiallager (34) angeordnet ist, dessen eine Stirnseite sich an einer Stützscheibe (30) oder einer Anlaufscheibe abstützt und dessen andere Stirnseite gegen axiale Verschiebung auf der Getriebewelle (14) gesichert ist.

8. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebewandungsteil einen die Durchtrittsöffnung aufweisenden Einsatz (26) enthält, durch den eine Öffnung (62) in dem Getriebegehäuseteil (10) verschließbar ist.

9. Drehdurchführung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (26) in der Öffnung (62) des Getriebegehäuses (10) axial verschiebbar und gegenüber dem Getriebegehäuse (10) abgedichtet geführt ist.

10. Drehdurchführung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdrehsicherung zwischen Einsatz (26) und Getriebegehäuse (10) vorgesehen ist.

11. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (26) eine sich axial erstreckende Ausnehmung (64) aufweist, die ein auf der Getriebewelle montiertes Radiallager (34) aufnimmt.

12. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Einsatz (26) im Bereich seiner sich axial erstreckenden Ausnehmung (64) axial gleitend an dem Getriebegehäuse (10) abstützt.

13. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebewelle (14) wenigstens ein Zahnrad (36) trägt und daß die Öffnung (62) im Getriebegehäuse (10) einen ausreichenden Querschnitt aufweist, um die Getriebewelle (14) mit dem Zahnrad (36) hindurchstecken zu können.

14. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebewelle (14) eine Ringnut (16) aufweist, die einen ersten Sicherungsring (18) aufnimmt, an den sich eine erste Stützscheibe (22), eine erste Anlaufscheibe (24), der Einsatz (26), eine zweite Anlaufscheibe (28), eine zweite Stützscheibe (30), die an einer Schulter (20) der Getriebewelle (14) anliegt, der innere Lagerring (32) eines Radiallagers (34), ein Zahnrad (36), gegebenenfalls wenigstens eine Distanz­ scheibe (37) und ein in eine weitere Ringnut (38) der Getriebewelle (14) eingesetzter zweiter Sicherungsring (40) anschließt.