DE202007001440U1

DE202007001440U1 - Schmierzahnrad zur Dauerschmierung

Info

Publication number: DE202007001440U1
Application number: DE200720001440
Authority: DE
Original assignee: LUBRICANT CONSULT GmbH
Current assignee: LUBRICANT CONSULT GmbH
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2017-02-01

Abstract

Drehbar gelagertes Schmierzahnrad (1), insbesondere für offene Zahnradgetriebe,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein außenverzahntes Zahnrad aus einem offenzelligen festen Schaumstoff (7) und
mindestens zwei Zahnradsegmente (4), die an im Wesentlichen zur Längsachse senkrechten Begrenzungsflächen des Schaumzahnrads (7) angeordnet sind,
auf einer Lagerbuchse (3) angeordnet sind, wobei
mindestens ein Speicherraum (5) zur Aufnahme eines Schmierstoffs ausgebildet wird, welcher in Verbindung mit dem Schaumzahnrad (7) steht und dieselbe rotatorische Bewegung des Schmierzahnrads (1) ausführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmierzahnrad, insbesondere für offene Zahnradgetriebe, welches in segmentierter Bauweise ausgeführt ist und einen Betrieb über einen langen Zeitraum ermöglicht.
Bei offenen Zahnradgetrieben soll möglichst kein Schmierstoff an die Umgebung abgegeben werden, sondern es soll nur eine zielgerichtete und bedarfsgerechte Schmierung der Zahnräder über das Schmierzahnrad erfolgen. Zur Schmierung von offenen Zahnradgetrieben existieren am Markt verschiedene Schmiersysteme, wobei die am häufigsten angewandte Methode das manuelle Aufsprühen von Haftschmierstoff mit einer Sprayflasche oder aus Aufpinseln von Schmierstoffen mit Bürsten darstellt.
Des weiteren existieren vollautomatische Zentralschmieranlagen zum Aufsprühen von kleinsten Mengen an Schmierstoff auf die Oberflächen der Zahnräder. Eine weitere Methode zum vollautomatischen Auftragen ist die Installation von sogenannten Schmierritzeln oder Schmiermodulen. Diese mitlaufenden Zahnrä der haben die Aufgabe, den Schmierstoff durch das Mitrotieren auf die Oberflächen der Zahnräder oder Zahnstangen aufzutragen. Derartige Schmierzahnräder werden heute aus Stahl, Kunststoff, Schaumstoff oder Filz hergestellt. Allen Zahnrädern ist gemeinsam, dass eine Ergänzung des Schmierstoffs während des Betriebs durch angeschlossene Schmiertechnik wie Schmierstoffgeber oder Zentralschmieranlagen vorgenommen werden muss.
Marktübliche Schmierzahnräder bestehen hierbei aus einem außenverzahnten Zahnrad, welches über eine oder mehrere Bohrungen im Schmierzahnrad, die sich in radialer Richtung von der Mittenachse aus erstrecken, den Schmierstoff an die Verzahnung abgibt. Diese Zahnräder besitzen zwar aufgrund des häufig eingesetzten Werkstoffs Filz ein gewisse Speicherwirkung, diese reicht allerdings für eine längere Betriebsdauer nicht aus, weshalb der Einsatz eines externen Schmierstoffgebers erforderlich ist. Da die Abgabe des Schmierstoffs auch nicht bedarfsgerecht erfolgt, muss insbesondere bei offenen Zahnradgetrieben, der überschüssige Schmierstoff wieder aufgenommen werden, wodurch zusätzlicher Bauraum erforderlich ist.
Allen bisher genannten Schmiersystemen und Schmierzahnrädern ist gemein, dass eine Zufuhr des Schmierstoffs von außerhalb des Schmierzahnrads notwendig ist, wodurch zum einen zusätzlicher Bauraum in Anspruch genommen wird, zumeist eine Fördereinrichtung für die Verteilung des Schmierstoffs benötigt wird und zum anderen die Abgabe des Schmierstoffs nicht bedarfsgerecht erfolgt. Die Ursache hierfür liegt in der unzureichenden Speicherwirkung der bestehenden Schmierzahnräder, wodurch eine lange Betriebsdauer ohne eine externe Nachschmierung nicht möglich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schmierzahnrad bereitzustellen, das insbesondere bei offenen Zahnradgetrieben, eine kontinuierliche Versorgung der Verzahnung mit Schmierstoff ermöglicht, wobei keine externe Schmierstoffzufuhr für das Schmierzahnrad erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schmierzahnrad gemäß Anspruch 1 gelöst. Zu bevorzugende Weiterentwicklungen dieses Schmierzahnrads sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Einsatzdauer des beanspruchten Schmierzahnrads hängt von der im Speicherraum eingebrachten Schmierstoffmenge und dem Volumen des Speicherraums ab, welches variabel ausgeführt werden kann. Der Verzicht auf eine externe Schmierstoffzufuhr führt zu einem kostengünstigen Einsatz des Schmierzahnrads.
Im folgenden wird vom Begriff des „Schaumzahnrads" Gebrauch gemacht, der nicht zum üblichen technischen Wortschatz gehört. Dessen Einführung wird hier gewählt, um eine begriffliche Abgrenzung des erfindungsrelevanten außenverzahnten Zahnrads mit seiner Speicherwirkung für den Schmierstoff von den begrenzenden Zahnradsegmenten zu erreichen.
Das Schmierzahnrad soll in der bevorzugten Ausführungsform aus einem Schaumzahnrad, mindestens zwei Zahnradsegmenten und einer Lagerbuchse gebildet werden. Die Lagerbuchse steht dabei in Verbindung mit den Zahnradsegmenten. Das Schmierzahnrad ist um die Längsachse der Lagerbuchse drehbar gelagert. Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schmierzahnrads bildet die Lagerbuchse mit mindestens einem Zahnradsegment einstückig aus.
Der Speicherraum soll vorzugsweise in der Erfindung gemäß Anspruch 1 zwischen der äußeren Umfangsfläche der Lagerbuchse und der inneren Umfangsfläche von Schaumzahnrad gebildet werden. Bevorzugt sind auch als alternative Ausführungsform hierzu möglich, welche die Ausbildung des Speicherraums durch zwei in radialer Richtung beabstandete Umfangsflächen innerhalb des Schaumrads vorsieht. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht in Umfangsrichtung regelmäßig oder unregelmäßig verteilte Bohrungen oder Aussparungen in dem Schaumzahnrad für die Ausbildung des Speicherraums vor. Vor teilhaft ist als Ausführungsform auch die (teilweise) Ausbildung des Speicherraums innerhalb der Lagerbuchse, wobei dieser durch mindestens eine innere Umfangsfläche der Lagerbuchse gebildet wird. Alle oben aufgeführten bevorzugten Ausführungsformen ist gemeinsam, dass in axialer Richtung die Zahnradsegmente und in Umfangsrichtung die Lagerbuchse und die Abstandshülse den Speicherraum begrenzen.
Der Schmierstoff für das Schmierzahnrad soll vorzugsweise einmalig im Rahmen der endgültigen Montage des Schmierzahnrads, bestehend aus dem Schaumzahnrad und mindestens zwei Zahnradsegmenten, in den bevorzugten Speicherraum und das Schmierstoff-speicherfähige Volumen, welches vom Schaumzahnrad gebildet wird, eingebracht werden. Nach der Inbetriebnahme des Schmierzahnrads gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist bevorzugt keine weitere Zufuhr von Schmierstoff in den Speicherraum oder das Schmierstoff-speicherfähige Volumen des Schaumzahnrads vorgesehen.
Das Schaumzahnrad soll vorzugsweise aus einem offenzelligen festen Schaumstoff ausführt werden. Beispielsweise eignet sich hierzu offenzelliger Polyurethanschaum besonders. Hierzu trägt im wesentlichen die Speicherwirkung für den Schmierstoff im Inneren des Schaumzahnrads bei, welche sich aus seiner mikroskopischen Struktur ergibt. Eine Vielzahl von Hohlräumen im Inneren nimmt den Schmierstoff auf und lässt gleichzeitig dessen Abgabe über die Verzahnung zu. Der Werkstoff ist bevorzugt des weiteren beständig gegen die Abrasion der Verzahnung und chemisch resistent gegenüber dem Spektrum der möglichen Schmierstoffe. Es sind alternativ hierzu selbstverständlich aber auch Werkstoffe möglich, welche die oben aufgeführten Eigenschaften besitzen und nicht unter den Bereich der festen Schaumstoffe fallen.
Die Kontur für das Schaumzahnrad und/oder der Zahnradsegmente soll vorzugsweise mit Hilfe eines Wasserstrahls geschnitten werden, was sich aus der Eigenschaft des Werkstoffs in der bevorzugten Ausführungsform ergibt. Der mit einer großen Speicherfähigkeit für den Schmierstoff versehene bevorzugte of fenzellige Polyurethanschaum muss vorteilhaft für den erfindungsgemäßen Einsatz seine ursprüngliche Oberfläche mit vielen Poren zur bedarfsgerechten Abgabe des Schmierstoffs an die Verzahnung beibehalten. Wird nun die Kontur der Verzahnung über ein trennendes Herstellungsverfahren (beispielsweise Fräsen) mit einem Eintrag von großer thermischer Energie erzeugt, so wird zum einen die offenzellige Struktur des Werkstoffs an der Bearbeitungsstelle größtenteils dadurch zerstört, dass die thermische Energie ein Aufschmelzen des Werkstoffs bewirkt und die anschließende Abkühlung hinterlässt dann eine nahezu für den Schmierstoff undurchlässige Oberfläche, und zum anderen wird die Oberfläche durch den mechanischen Eingriff des Fräser zusätzlich verdichtet und verschlossen. Das Wasserstrahlschneiden trägt hingegen nur den überschüssigen Werkstoff ab und behält die Struktur des Werkstoffs an der Bearbeitungsstelle im Wesentlichen bei, wobei der Wasserstrahl den Werkstoffs an der Bearbeitungsstelle zusätzlich kühlt.
Der bevorzugte segmentierte Aufbau des Schmierzahnrads aus mehreren Zahnrädern (hier die Zahnradsegmente und das Schaumzahnrad) trägt dem Umstand Rechnung, dass aus Montagegründen ein Zugang zum Speicherraum für das Befüllen mit dem Schmierstoff notwendig ist und, insbesondere für die bevorzugte Ausführungsform, eine Teilung oder Verletzung der Geometrie des Schaumzahnrads dabei nicht angestrebt wird. Des weiteren erlaubt die variable Ausbildung des Volumens von Speicherraum eine unterschiedlich lange Betriebszeit für das Schmierzahnrad. Die segmentierte Bauweise ist ebenso behilflich bei der kostengünstigen Serienproduktion des Schmierzahnrads, da für eine vorgegebene Zähnezahl und zugehörigem Zahnraddurchmesser bei evtl. variabler Ausführung des Volumens für den Speicherraum immer dieselben Zahnradsegmente zum Einsatz kommen.
Die Lagerbuchse weist in der bevorzugten Ausführungsform nahe des einen Endes eine innenliegende Nut für die Aufnahme eines Befestigungsmittels gegenüber einer Verschiebung des Schmierzahnrads in axialer Richtung auf. Vor zugsweise handelt es sich dabei um einen Sprengring, welcher dennoch eine Drehbewegung des Schmierzahnrads zulässt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den Figuren. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen im Wesentlichen gleiche Bauteile.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein Ausführungsbeispiel der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schmierzahnrads, welches zusätzlich mit der Steckachse dargestellt ist.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht auf das erfindungsgemäße Schmierzahnrad aus 1.
3 zeigt einen teilweisen Schnitt durch das in 1 gezeigte erfindungsgemäße Schmierzahnrad mit dem entsprechenden Speicherraum.
4a bis 4d zeigen Ansichten des in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Schmierzahnrads in mehreren alternativen Ausführungsformen für den Speicherraum.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schmierzahnrads wird anhand der 1 bis 3 erläutert. 4 zeigt weitere vorteilhafte Ausführungsformen für den Speicherraum.
Der Aufbau des Schmierzahnrads wird am besten anhand von 3 erklärt. Das Schmierzahnrad 1 besteht aus einem Schaumzahnrad 7 mit einer Außenverzahnung und aus mindestens zwei Zahnradsegmenten 4 mit einer Außenverzahnung, die an im Wesentlichen zur Längsachse senkrechten Begrenzungsflächen des Schaumzahnrads 7 angeordnet sind. Das Schaumzahnrad 7 weißt eine zentrische Durchgangsbohrung in axialer Richtung mit einer inneren Umfangs fläche auf. Die Zahnradsegmente 4 weißen ebenfalls jeweils eine zentrische Durchgangsbohrung in axialer Richtung mit einer inneren Umfangsfläche auf. In der bevorzugten Ausführungsform ist deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der zentrischen Durchgangsbohrung für das Schaumzahnrad 7. Der Speicherraum 5 wird aus mindestens einer Umfangsfläche des Schaumzahnrads 7 gebildet. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Speicherraum 5 aus der äußeren Umfangsfläche der Lagerbuchse 3 und der inneren Umfangsfläche des Schaumrads 7 gebildet.
Den Aufbau der Lagerbuchse 3 zeigt 3. Das Schmierzahnrad 1 ist mit der Lagerbuchse 3 verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform entspricht der äußere Durchmesser der Lagerbuchse 3 dabei dem inneren Durchmesser der Durchgangsbohrung für die Zahnradsegmente 4. Der innere Durchmesser der Lagerbuchse 3 entsteht durch eine konzentrische axiale Durchgangsbohrung. Von einem Ende der Lagerbuchse 3 etwas beabstandet befindet sich eine umlaufende Nut 6 für die Aufnahme eines Befestigungsmittels.
1 zeigt den Aufbau des Schmierzahnrads 1, wie es in Verbindung mit der Steckachse 2 für den Einbau vorgesehen ist. Die Steckachse 2 weist eine zylindrische Form auf, mit einer äußeren Umfangsfläche, deren Durchmesser ungefähr dem inneren Durchmesser der Lagerbuchse 3 entspricht. Die Lagerbuchse 3 befindet sich auf der Steckachse 2 und kann eine rotatorische Bewegung um die Steckachse 2 ausführen.
2 zeigt die bevorzugte Ausführungsform für das Schmierzahnrad 1, welches nach der endgültigen Montage in vorteilhafter Ausführung entsteht. Es besteht aus einem Schaumzahnrad 7, mindestens zwei Zahnradsegmenten 4 und der Lagerbuchse 3, wobei deren Anordnung derjenigen gemäß 1 entspricht.
4a zeigt eine vorteilhafte alternative Ausführungsform für den Speicherraum 5, wie er in axialer Richtung von mindestens einer Seitenfläche der Zahnradsegmente 4, und in Umfangsrichtung von der inneren Umfangsfläche des Schaumzahnrads 7 und von einer äußeren Umfangsfläche der Lagerbuchse 3 gebildet wird.
4b zeigt eine vorteilhafte alternative Ausführungsform für den Speicherraum 5, der aus einer der Drehachse zugewandten Seite durch ein auf der Lagerbuchse gelagertes Element und in axialer Richtung von mindestens einer Seitenfläche der Zahnradsegmente 4 begrenzt wird. Eine ebenfalls bevorzugte Ausführungsform für den Speicherraum 5 wird bei Verzicht auf das gelagerte Element dadurch erreicht, dass dieser von der inneren Umfangsfläche des Schaumzahnrads 7 und einer Aussparung für eine äußere Umfangsfläche der Lagerbuchse 3 gebildet wird.
4c zeigt eine Vorderansicht auf eine vorteilhafte alternative Ausführungsform für den Speicherraum 5, welcher in axialer Richtung von mindestens einer Seitenfläche der Zahnradsegmente 4 begrenzt wird und durch mindestens eine am Umfang des Schaumzahnrads 7 angeordneten, im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufenden, Aussparung 8 gebildet wird.
4d zeigt eine Vorderansicht auf eine vorteilhafte alternative Ausführungsform für den Speicherraum 5, welcher in axialer Richtung von mindestens einer Seitenfläche der Zahnradsegmente 4 begrenzt wird und durch mindestens einer am Umfang des Schaumzahnrads 7 angeordneten, im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufenden, Aussparung 8, welche mit dem Schaumzahnrad 7 in Verbindung steht, gebildet wird.

Claims

Drehbar gelagertes Schmierzahnrad (1), insbesondere für offene Zahnradgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass ein außenverzahntes Zahnrad aus einem offenzelligen festen Schaumstoff (7) und mindestens zwei Zahnradsegmente (4), die an im Wesentlichen zur Längsachse senkrechten Begrenzungsflächen des Schaumzahnrads (7) angeordnet sind, auf einer Lagerbuchse (3) angeordnet sind, wobei mindestens ein Speicherraum (5) zur Aufnahme eines Schmierstoffs ausgebildet wird, welcher in Verbindung mit dem Schaumzahnrad (7) steht und dieselbe rotatorische Bewegung des Schmierzahnrads (1) ausführt.
Schmierzahnrad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (5) in axialer Richtung von mindestens einer Seitenfläche der Zahnradsegmente (4), in Umfangsrichtung von der inneren Umfangsfläche des Schaumzahnrads (7) und von einer äußeren Umfangsfläche der Lagerbuchse (3) begrenzt wird.
Schmierzahnrad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (5) an der, der Drehachse zugewandten Seite durch ein auf der Lagerbuchse gelagertes Element und in axialer Richtung von mindestens einer Seitenfläche der Zahnradsegmente (4) begrenzt wird.
Schmierzahnrad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (5) in axialer Richtung von mindestens einer Seitenfläche der Zahnradsegmente (4) begrenzt wird und durch mindestens einer am Umfang des Schaumzahnrads (7) angeordneten im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufenden Aussparung gebildet wird.
Schmierzahnrad gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich Schmierstoff im Speicherraum (5) befindet, der während der endgültigen Montage dort eingebracht wurde.
Schmierzahnrad gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (3) aufgrund eines Befestigungsmittels keine Bewegung in axialer Richtung ausführt.
Schmierzahnrad gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel aus Anspruch 6 in einer umlaufenden Nut (6) angeordnet und ein Sicherungsring ist.
Schmierzahnrad gemäß mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur des Schaumzahnrades (7) und/oder der Zahnradsegmente (4) mit Hilfe eines Wasserstrahls geschnitten ist.
Schmierzahnrad gemäß mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Speicherraums (5) nach der endgültigen Montage unveränderbar ist.
Schmierzahnrad gemäß mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaumzahnrad (7) aus einem offenzelligen Polyurethanschaum besteht.
Schmierzahnrad gemäß mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Schmierzahnrads (1) kein Behältnis zur Aufnahme oder zur Bereitstellung des Schmierstoffs erforderlich ist.