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Die vorliegende Erfindung betrifft die Schmierung einer Maschine, insbesondere eines Schaltgetriebes für ein Kraftfahrzeug.
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Es sind diverse Techniken gebräuchlich, um durch Reibverschleiß gefährdete Oberflächen von beweglichen Teilen einer solchen Maschine zu schmieren. Um die sich gegenseitig berührenden Außenflächen von miteinander kämmenden Zahnrädern zu schmieren, genügt es, wenn eines dieser Zahnräder auf wenigstens einem Teil seines Umfangs in ein Schmierölreservoir eintaucht. Insbesondere die Lager zwischen Losrädern und sie tragenden Wellen können auf diesem Wege jedoch nicht wirksam geschmiert werden. Um auch sie mit Schmierstoff zu versorgen, ist es gebräuchlich, den Schmierstoff über einen entlang der Achse einer die Losräder tragenden Welle verlaufenden Schmierstoffkanal zuzuführen.
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Aus
DE 10 2010 005 821 A1 ist eine Maschine bekannt, bei der am Eingang eines Schmierstoffkanals einer solchen Welle ein Förderabschnitt mit mehreren sich von einem äußeren Ring zur Achse hin vorspringenden Förderschaufeln eingefügt ist, um den Eintritt des Schmierstoffs in den Schmierstoffkanal zu fördern.
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Der Vorschlag hat sich in der Praxis nicht durchgesetzt. Da die Förderschaufeln das Schmiermittel erst erfassen und fördern können, wenn es am Eingang des Schmierstoffkanals hoch genug ansteht, um der Schwerkraft folgend in den Schmierstoffkanal einzudringen, haben sie nur geringen Einfluss auf den Schmierstoffdurchsatz des Kanals.
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Wenn über einen Schmierstoffkanal mehrere Schmierstellen entlang einer Welle zu versorgen sind, tritt das Problem auf, dass die Dicke des Schmierstofffilms, der sich idealerweise an der Wand des Kanals entlang erstrecken sollte, an jeder von dem Kanal abzweigenden Schmierstelle geringer wird, so dass die Menge des Schmiermittels, das an einer weit vom Eingang des Schmierstoffkanals entfernten Schmierstelle ankommt, unzureichend sein kann. versorgt werden. mit gefunden hat. Dieses Problem tritt insbesondere bei hohen Drehzahlen der Welle auf, denn je höher die Drehzahl ist, umso starker ist auch die Zentrifugalkraft, die den Schmierstoff in die erste entlang der Welle erreichbare Schmierstelle hineintreibt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, bei einer Maschine mit einer rotierenden Welle, bei der ein sich in der Welle erstreckender Schmierstoffkanal mehrere Schmierstellen versorgt, eine ausreichende Schmierstoffzufuhr auch zu einer von einem Einlass des Schmierstoffkanals entfernten Schmierstelle sicherzustellen.
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Anstatt hierfür den Durchsatz des Schmierstoffkanals als Ganzes zu steigern zu versuchen, löst die Erfindung einer Ausgestaltung zufolge diese Aufgabe durch Beeinflussen der Verteilung des Schmiermittels auf die Schmierstellen, indem bei einer Maschine mit wenigstens einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Welle, einem sich in der Welle entlang ihrer Achse erstreckenden Schmierstoffkanal und wenigstens einer ersten und einer zweiten Schmierstelle, die über den Schmierstoffkanal mit Schmierstoff versorgt sind, der Schmierstoffkanal zwischen den Schmierstellen wenigstens einen ersten Förderabschnitt aufweist, in welchem sich wenigstens eine Förderschaufel entlang einer Schraubenbahn um die Achse erstreckt.
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Natürlich sind der Drehsinn der Schraubenbahn und die Drehrichtung der Welle aufeinander abgestimmt, damit der Förderabschnitt tatsächlich eine Förderwirkung auf den Schmierstoff in Richtung der zweiten Schmierstelle ausübt und nicht etwa dem Fluss des Schmierstoffs entgegenwirkt.
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So reduziert der Förderabschnitt das Angebot an Schmierstoff an der ersten Schmierstelle zugunsten der zweiten und eventuell weiterer sich entlang des Schmierstoffkanals anschließender Schmierstellen.
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Um die Wirkung des Förderabschnitts zu steigern, kann dieser mehrere um die Welle herum verteilte Förderschaufeln aufweisen.
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Ein zweiter Förderabschnitt kann zwischen einem Einlass des Schmierstoffkanals und der ersten Schmierstelle vorgesehen sein, um Schmierstoff nicht nur schnell von der ersten Schmierstelle fort, sondern an ihr vorbei fördern zu können.
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Zur Vereinfachung des Aufbaus kann sich die wenigstens eine Förderschaufel durchgehend über beide Förderabschnitte erstrecken.
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Wenn der Schmierstoffkanal zu beiden Enden der Welle hin offen ist, kann der Förderabschnitt nicht nur den Schmierstoff fördern, sondern auch einen Luftstrom durch den Schmierstoffkanal antreiben, der das Vorrücken des Schmierstoffs über die gesamte Länge des Schmierstoffkanals hinweg begünstigt.
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Die wenigstens eine Förderschaufel kann mit einem an einer Wand des Schmierstoffkanals anliegenden Trägerring zu einer Baueinheit verbunden sein. Eine solche Baueinheit ist durch Einführen in den Schmierstoffkanal schnell und bequem zu montieren.
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Einer einfachen Ausgestaltung zufolge erstreckt sich die Förderschaufel sich vom Trägerring aus zur Achse. Durch den sie umgebenden Trägerring ist die Förderschaufel auch vor dem Einbau in der Welle vor Deformation oder Beschädigung geschützt. Eine solche Baueinheit ist kostengünstig fertigbar, insbesondere durch Spritzguss aus Kunststoff.
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Der Schmierstoffkanal kann eine Verengung aufweisen, um die Eindringtiefe des Trägerrings in den Schmierstoffkanal zu begrenzen.
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Um die Ausbreitung des Schmierstoffs von der ersten zur zweiten Schmierstelle nicht zu behindern, sollte die Verengung zwischen dem Einlass und der ersten Schmierstelle vorgesehen sein.
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Um in diesem Fall den Abstand zwischen dem Trägerring und dem Förderabschnitt zu überbrücken, können der Trägerring und der erste Förderabschnitt über einen axialen Schaft verbunden sein.
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Ein einlassseitiger Abschnitt des Schmierstoffkanals kann ein Innengewinde aufweisen.
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Dieses Innengewinde kann unmittelbar zur axialen Fixierung der Baueinheit aus Trägerring und Förderabschnitt dienen, indem ein Außengewinde des Trägerrings in das Innengewinde eingreift.
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Alternativ oder ergänzend kann eine den Förderabschnitt axial fixierende Hülse in das Innengewinde eingeschraubt sein.
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Um Schmierstoff in ausreichender Menge in den Schmierstoffkanal hineinbefördern zu können, ist vorzugsweise ein Zufuhrrohr vorgesehen, das – vorzugsweise berührungslos – in den Schmierstoffkanal eingreift.
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Wenn das Zufuhrrohr tiefer als die Hülse in den Schmierstoffkanal hineinreicht, kann das in den Schmierstoffkanal eingreifende Ende der Hülse als Barriere gegen den Austritt von über das Zufuhrrohr eingespeistem Schmierstoff dienen und so ebenfalls zu einer ausreichenden Versorgung der Schmierstellen beitragen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Kfz-Schaltgetriebes als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
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Es zeigen:
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1 eine Vorgelegewelle eines Kfz-Schaltgetriebe in einem axialen Schnitt gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
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2 einen Förderabschnitt mit teilweise weggeschnittenem Trägerring;
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3 einen axialen Schnitt durch eine Vorgelegewelle gemäß einer zweiten Ausgestaltung;
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4 eine schematische perspektivische Ansicht einer Baueinheit mit Förderabschnitt und Trägerring;
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5 eine Abwandlung der Baueinheit; und
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6 eine weitere Abwandlung der Baueinheit.
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1 zeigt einen Teil einer Vorgelegewelle 1 eines Kfz-Schaltgetriebes in einem Schnitt entlang ihrer Längsachse 2. Ein Ende der Vorgelegewelle 1 ist in einer Aussparung 4 einer Wand 3 eines Getriebegehäuses über ein Kugellager 5 gelagert.
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Die 1 zeigt eine an der Vorgelegewelle 1 drehfest montierte Sperrsynchronisiereinrichtung 6, die mit zwei Losrädern 7, 8 zusammenwirkt; weitere Sperrsynchronisiereinrichtungen und mit ihnen zusammenwirkende Losräder können an einem in der Fig. nicht gezeigten Teil der Vorgelegewelle 1 vorgesehen sein. Eine Schaltmuffe 9 der Sperrsynchronisiereinrichtung 6 ist in an sich bekannter Weise aus der gezeigten Neutralstellung heraus axial verschiebbar in eine Schaltstellung, in der sie eines der beiden Losräder 7, 8 drehfest an die Vorgelegewelle 1 koppelt.
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Die Losräder 7, 8 sind an der Vorgelegewelle 1 über Nadellager 10, 11 gehalten. Um die Nadellager 10, 11 mit Schmierstoff zu versorgen, zweigen Schmierstellen 12, 13 von einem Schmierstoffkanal 14 ab, der sich in der Vorgelegewelle 1 entlang ihrer Achse 2 erstreckt. Der Schmierstoffkanal 14 hat einen Einlass 15 an dem in 1 gezeigten Ende der Vorgelegewelle 1; er kann sich bis zu einem Auslass am gegenüberliegenden Ende der Vorgelegewelle 1 erstrecken.
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Der Schmierstoffkanal 14 ist in axialer Richtung durch eine Verengung 16 in einen einlassseitigen Abschnitt 17 und einen Hauptabschnitt 18 gegliedert, der sich über den größeren Teil der Länge der Vorgelegewelle 1 erstreckt und dessen Radius kleiner als der des einlassseitigen Abschnitts 17 ist. Eine Hülse 19 greift in den einlassseitigen Abschnitt 17 ein. Die Hülse 19 ist kürzer als der Abschnitt 17; ihre Eingreiftiefe ist dadurch begrenzt, das ein an einem äußeren Ende der Hülse 19 abstehender Flansch 20 an das Ende der Welle 1 anschlägt. Die Hülse 19 kann mit einem Außengewinde versehen sein, das in ein Innengewinde 22 des Abschnitts 17 eingreift und so die Hülse 19 an der Welle 1 verankert.
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Ein Zufuhrrohr 23 für Schmierstoff greift von außen in den Abschnitt 17 ein und erstreckt sich, ohne die Hülse 19 oder die Welle 1 zu berühren, bis jenseits eines inneren Endes 21 der Hülse 19.
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Zwischen dem inneren Ende 21 und der Verengung 16 ist eine Baueinheit 24 axial fixiert. Die Baueinheit 24 umfasst einen Trägerring 25, der bei der Ausgestaltung der 1 an seiner Außenseite glatt und in den Schmierstoffkanal 14 ohne Drehung eingeschoben ist. Der Innendurchmesser des Trägerrings 24 ist etwas größer als der der Hülse 19, so dass Schmierstoff, der vom Ende des Zufuhrrohrs 23 abtropft und sich durch Fliehkraft angetrieben an der Innenseite des Trägerrings 25 verteilt, durch eine Stufe zwischen dem inneren Ende der Hülse 19 und dem Trägerring 25 daran gehindert ist, zur Einlassseite hin abzufließen.
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Die Orientierung, mit der die Baueinheit 24 in den Abschnitt 17 eingeschoben wird, wird so gewählt, dass nach dem Einschieben eine Bohrung 26 des Trägerrings 25 mit der Schmierstelle 12 fluchtet, so dass Schmierstoff über die Bohrung 26 zur Schmierstelle 12 gelangen kann. Schmierstoff, der an der Bohrung 26 vorbeifließt, gelangt zu einem Förderabschnitt 27, hier gebildet durch eine Mehrzahl von Förderschaufeln 28, die sich ausgehend vom Trägerring 25 jeweils auf einer schraubenlinienförmigen Bahn um die Achse 2 erstrecken. Schmierstoff, der die Förderschaufeln 28 erreicht, wird von ihnen tiefer in den Schmierstoffkanal 14 hineingetrieben. Dies verringert die Dicke der Schmierstoffschicht stromaufwärts vom Förderabschnitt 27 und erhöht sie dahinter, so dass der Anteil des Schmierstoffs, der die Schmierstelle 13 oder eventuell noch weitere, in 1 nicht gezeigte Schmierstellen jenseits der Schmierstelle 13 erreicht, zu Lasten des an der Schmierstelle 12 abfließenden Anteils erhöht ist.
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Der Unterschied zwischen den Radien des einlassseitigen Abschnitts 17 und des Hauptabschnitts 18 ist in 1 kleiner als die Wandstärke des Trägerrings 25, so dass der Schmierstoff nach Passieren des Trägerrings 24 eine Stufe herabfließt. Auch dies trägt zur besseren Versorgung der Schmierstelle 13 und eventuell nachfolgender Schmierstellen bei.
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2 zeigt eine Variante der Baueinheit 24. Die Baueinheit 24 ist aus Kunststoff einteilig spritzgeformt. Eine Hälfte des Trägerrings 25 ist in der Darstellung der 2 weggeschnitten, um die Förderschaufeln 28 zeigen zu können, die jeweils über eine entlang einer sich schraubenlinienförmig um die Achse 2 erstreckenden Bahn langgestreckte Basis 29 einteilig mit dem Trägerring 25 zusammenhängenden. Die Förderschaufeln 28 überlappen in axialer Richtung nicht miteinander, so dass sie durch zwei Formwerkzeuge, die entlang der Achse 2 aus entgegengesetzten Richtungen in den Trägerring 25 eingreifen, gefertigt werden können.
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Die Förderschaufeln 28 springen hier wesentlich weiter zur Achse 2 vor, als der Dicke der Schmierstoffschicht entspricht. Die achsnahen Bereiche der Förderschaufeln 28 haben daher keine Wirkung auf den Schmierstoff, stattdessen können sie, wenn der Schmierstoffkanal 14 am in 1 nicht gezeigten Ende der Vorgelegewelle 1 offen ist, einen Luftstrom durch den Schmierstoffkanal 14 antreiben, der seinerseits dazu beiträgt, den an der Wand des Schmierstoffkanals 14 haftenden Schmierstoff stromabwärts zu treiben. Auch dies trägt zu einer verbesserten Versorgung der vom Einlass 15 entfernten Schmierstellen bei.
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3 zeigt einen zu 1 analogen Schnitt gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Der einlassseitige Abschnitt 17 des Schmierstoffkanals 14 ist hier kürzer als in der Ausgestaltung der 1, so dass bereits die erste Schmierstelle 12 im Hauptabschnitt 18 liegt. Wie im Falle der 1 ist ein Trägerring 25 einer Baueinheit 24 im einlassseitigen Abschnitt 17 zwischen der eingeschraubten Hülse 19 und der Verengung 16 fixiert. Da der Trägerring 24 hier keine Bohrung hat, die mit der Schmierstelle 12 überlappen müsste, und die Baueinheit 24 deshalb beliebig um die Achse 2 gedreht sein kann, kann hier der Trägerring 25 mit einem Außengewinde versehen und in das Innengewinde 22 des einlassseitigen Abschnitts 17 eingeschraubt sein.
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Vom Trägerring 25 radial einwärts vorspringende Speichen 30 treffen an einem Schaft 31 zusammen, der sich entlang der Achse 2 in den Hauptabschnitt 18 hinein vorspringt. Im Hauptabschnitt 18 stehen, wie besser in der perspektivischen Ansicht der Baueinheit 25 in 4 zu erkennen, schraubenlinienförmig gewundene Förderschaufeln 28 von dem Schaft 31 radial nach außen ab. Distale Ränder 32 der Förderschaufeln 28 liegen an der Wand des Hauptabschnitts 18 an sind und untereinander unverbunden, so das der Schmierstoff den Förderabschnitt 27 durchlaufen kann, ohne eine Barriere überwinden zu müssen.
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Zwischen dem Trägerring 25 und dem Förderabschnitt 27 befindet sich ein Zwischenraum 33 (s. 4), der, wenn die Baueinheit 24 im Schmierstoffkanal 14 montiert ist, mit der Schmierstelle 12 überlappt. So ist sichergestellt, dass der Zugang zur Schmierstelle 12 nicht durch die Baueinheit 24 blockiert werden kann.
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Bei einer in 5 gezeigten Abwandlung der Baueinheit 24 sind die Förderschaufeln 28 bis in den Trägerring 25 hinein verlängert und dort mit den Speichen 30 verschmolzen, um einen zweiten Förderabschnitt 34 stromaufwärts von der Schmierstelle 12 zu bilden. Damit auch hier der Zugang zur Schmierstelle 12 nicht blockiert werden kann, weisen die distalen Ränder 32 der Förderschaufeln 28 jeweils in Höhe der Schmierstelle 12 eine Einkerbung 35 auf.
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6 zeigt eine Baugruppe 24 gemäß einer weiteren Abwandlung, diesmal mit dem Betrachter zugewandtem Trägerring 25. Die Förderschaufeln 28 erstrecken sich hier bis an eine dem Betrachter zugewandte stromaufwärtige Kante des Trägerrings 24, allerdings reichen sie hier nicht bis zur Achse 2, sondern es ist, wie durch gestrichelte Linien angedeutet, eine Aussparung 36 freigehalten, um das Ende des (in 6 nicht dargestellten) Zufuhrrohrs 23 aufzunehmen. Schmierstoff, der von dem Ende des Zufuhrrohrs 23 abtropft, während die Vorgelegewelle 1 rotiert, wird so zum größten Teil von den Förderschaufeln 28 abgefangen, bevor er den Trägerring erreicht, und bekommt von diesen einen Impuls in Richtung der Achse 2 verliehen.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorgelegewelle
- 2
- Längsachse
- 3
- Wand
- 4
- Aussparung
- 5
- Kugellager
- 6
- Sperrsynchronisiereinrichtung
- 7
- Losrad
- 8
- Losrad
- 9
- Schaltmuffe
- 10
- Nadellager
- 11
- Nadellager
- 12
- Schmierstelle
- 13
- Schmierstelle
- 14
- Schmierstoffkanal
- 15
- Einlass
- 16
- Verengung
- 17
- einlassseitiger Abschnitt
- 18
- Hauptabschnitt
- 19
- Hülse
- 20
- Flansch
- 21
- inneres Ende
- 22
- Innengewinde
- 23
- Zufuhrrohr
- 24
- Baueinheit
- 25
- Trägerring
- 26
- Bohrung
- 27
- Förderabschnitt
- 28
- Förderschaufel
- 29
- Basis
- 30
- Speiche
- 31
- Schaft
- 32
- distaler Rand
- 33
- Zwischenraum
- 34
- zweiter Förderabschnitt
- 35
- Einkerbung
- 36
- Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010005821 A1 [0003]
