DE2942684C2

DE2942684C2 - Umlaufschmiersystem

Info

Publication number: DE2942684C2
Application number: DE2942684A
Authority: DE
Inventors: Edgar Paul Falls Ia. Browning; Terry Lee Waterloo Ia. Sturtz
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1978-10-27
Filing date: 1979-10-23
Publication date: 1985-12-19
Also published as: FR2439691A1; YU41034B; FR2439691B1; US4235307A; AU524070B2; YU260879A; MX149072A; CA1117035A; GB2033025B; DE2942684A1; JPS6235554B2; ES485431A1; AU5080779A; JPS5560759A; GB2033025A; AR231583A1; IT1203255B; IT7950673A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Umlaufschmiersystem mit einem ein Zahnrädergetriebe aufweisenden geschlossenen-Gehäuse, mit einem zur Atmosphäre offenen Schmiermittelbehälter und mit einer Förderpumpe, die aus dem Schmiermittelbehälter Schmiermittel ansaugt und es dem Zahnrädergetriebe über eine Druckleitung zuführt, und mit einer Rückführleitung, durch deren Lage im Gehäuse des Schmiermittelniveau auf eine vorbestimmte Höhe begrenzt wird, und dessen Verwendung.

Aus der US-PS 18 58 533 ist ein Umlaufschmiersystem für einen Ackerschlepper bekanntgeworden, dessen Gehäuse für das Zahnrädergetriebe gleichzeitig als Schmiermittelbehälter dient. Dieses Gehäuse ist in seinem unteren Bereich stufenartig ausgebildet, wobei jede Stufe durch Wände begrenzt wird. Der ölstand in den oberen Stufen wird durch Überlauföffnungen in den Wänden reguliert Weiterhin ist ein Schmiermittelkreislauf mit einer Förderpumpe vorgesehen, die das Schmiermittel aus der untersten Stufe ansaugt und über eine Druckleitung und einen Filter dem Zahnrädergetriebe wieder aufgibt

Dieses System, den Ölstand lediglich durch Überlauföffnungen zu regeln, bedingt, daß der Bereich, dem das Schmiermittel zufließen soll, tiefer liegt als der, /on dem es abläuft. Je größer die Zahl der zu schmierenden Bereiche wird, desto höher wird der bauliche Aufwand bzw. die Vorrichtung an sich. Dementsprechend hoch ist auch der Aufwand, wenn weiter voneinander entfernte Bereiche nacheinander geschmiert werden sollen, weil der nachfolgende Bereich nur der Schmierung wegen tiefer liegen muß als der vorangegangene. Dies bedeutet bei einem Ackerschlepper mit einem Hauptgetriebe und einem weiteren Getriebe in einer Vorder- oder Hinterachse, wobei letzteres von dem Hauptgetriebe über eine Überlaufschmierung geschmiert werden soll, daß das weitere Getriebe unterhalb des Hauutgetriebes angeordnet sein muß und große Baumaße bezüglich der Höhe entstehen, wenn die Vorder- oder Hinterachse mit Rädern von großem Durchmesser bestückt werden. Außerdem wird der am tiefsten gelegene Bereich immer am Schluß des Schmierkreislaufes mit Schmiermittel versorgt, so daß d?"*ses dort auch bereits die höchste Temperatur erreicht hat

Schließlich müssen bei der Überlaufschmierung bei Parallelschaltung die jeweils letzten Bereiche wieder in einem am tiefsten gelegenen Bereich zusammenfallen, aus dem das Schmiermittel wieder von der Förderpumpe angesaugt wird.

Weiterhin ist aus der US-PS 31 52 333 ein Zahnrädergetriebe eines im schwerelosen Zustand befindlichen Körpers bekannt, dessen Schmierung über zwei im wesentlichen voneinander getrennte Kreisläufe erfolgt Dabei wird in einem ersten Kreislauf nur Stickstoff zum Aufbau eines Druckes einem Geh^'jse des Zahnrädergetriebes zugeführt, während im zweiten Kreislauf lediglich das Schmiermittel gefördert wird. Der Druckaufbau des Stickstoffs dient dazu, die Schmierung des Zahnrädergetriebes im schwerelosen Zustand überhaupt erst zu ermöglichen, während der in der zugrunde liegenden Erfindung aufgebaute Luftüberdruck ausschließlich zur Wahrung eines bestimmten Ölstandes dient.

Aus der GB-PS 12 66 607 geht ein Schmiermittelkreis für einen Motor h«rvor, dessen Förderpumpe gemeinsam Schmiermittel und Luft ansaugt und dieses Gemisch einem Schmiermittelbehälter aufgibt, in dessen Innenraum stets Überdruck herrscht Dieser Überdruck preßt das öl in das eigentliche Schmiersystem, womit der unter Druck stehende Schmiermittelbehälter die Funktion einer eigentlichen Schmiermittelförderpumpe ausübt Eine Regulierung des Ölstandes auf ein vorbestimmtes Niveau wird weder angestrebt noch erreicht. Somit ergibt sich, daß auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen eine Umlaufschmierung unabhängig vom ölstand im Schmiermittelsumpf gewährleistet bleibt.

Schließlich offenbart die DE-OS 21 50 676 eine Schmiervorrichtung für ein in die Achsbrücke eines Kraftfahrzeuges eingesetztes Achsgetriebe mit verschiedenen Gehäuseteilen, denen Schmiermittel von einem räumlich unabhängigen Schmiermittelbehälter zugeführt wird, um ein Ausgleichsgetriebe zu schmieren. Dabei ist der das Ausgleichsgetriebe aufnehmende Gehäuseteil öldicht abgeschlossen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Umlaufschmiersystem zu schaffen, das mit nur einer Förderpumpe das Schmiermitte! zu verschiedenen Gehäusen fördert, die gegebenenfalls höhergelegen sein können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß die Förderpumpe mit dem Schmiermittel Luft ansaugt und daß das Gehäuse luftdicht abgeschlossen und von den. Schmiermittelbehälter räumlich unabhängig ist.

Auf diese Weise wird dem Gehäuse ein Luft-Schmiermittel-Gemisch zugeführt, das, sobald es nicht mehr in der Druckleitung geführt ist, in seine beiden Bestandteile zerfällt wobei die Luft aufgrund ihrer Kompressibilität in dem Gehäuse einen Druck aufbaut und das Schmiermittel durch die Rückiührleitung zu dem Schmiermittelbehälter drängt. Das Niveau des Schmiermittels in dem Gehäuse ist abhängig von der Lage der Rückführleitung, d. h. vom Abstand deren Mündung bis zum Boden des Gehäuses. Die zwischen dem höher gelegenen Schmiermittelbehälter und dem Gehäuse sich ergebende Druckdifferenz wird durch den Luftdruck überwunden, so daß das Schmiermittel auf das höher gelegene Niveau fließt. Das höher gelegene Niveau könnte dabei anstatt in dem Schmiermittelbehälter auch in einem anderen ebenfalls zu schmierenden Gehäuse vorliegen.

Die Unteransprüche enthalten den Erfindungsgedanken fortentwickelnde und zweckmäßige Merkmale. So führt das Vorhandensein eines Trennelementes sowohl zu einer Beruhigung des Schmiermittel-Luft-Gemisches am Einlauf in die Rückführleitung wie auch zu einem Abbau des Schaumes auf dem Schmiermittel. Das Einbringen von Luft in das Schmiermittel wird durch ein nur teilweises Eintauchen eines der Förderpumpe vorgeschalteten Einlaßfslters auf einfache und kostengünstige Weise erreicht.

Durch das Vorsehen weiterer an das Gehäuse angrenzender, Getriebeteile aufnehmender und ebenfalls luftdichter Räume, denen das Schmiermittel-Luft-Gemisch auch zuerst zugeführt werden kann, ergibt sich außer einer verbreiterten Anwendung des Umlaufschmiersystems auch die Möglichkeit zusätzlicher Beruhigungszonen, in denen die Luft aus dem Schmiermittel entweichen kann. Wenn das Schmiermittel-Luft-Gemisch zuerst den weiteren Räumen zugeführt wird, können diese Räume auch höher liegen oder ein höheres Schmiermittelniveau aufweisen, das durch Überlauföffnungen bestimmt werden kann.

Eine Verwendung des erfindungsgemäßen Umlaufschmiersystems ist besonders bei dem Differentialgetriebe der angetriebenen Achsen von Ackerschleppern vorteilhaft, weil dort gewöhnlich der Schmiermittelbehälter im Rumpf des Ackerschleppers gelegen ist und eine beträchtliche Entfernung zu Achsen bei einem Achsabstand von 3 m und mehr aufweist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine zum Teil geschnittene Seitenansicht eines Gelenk-Landmaschinenschleppers bzw. Traktors mit Vierradantrieb,

Fig. 2 ein Detail im Aufriß aus Fig. 1,

F i g. 3 die Drauf&Hit eines Teils eines Vorderachsausgleichsgetriebes des in Fi g. 1 dargestellten Traktors — im Schnitt.

Die F i g. 1 zeigt einen Gelenk-Landmaschinenschlepper bzw. Traktor mit Vierradantrieb mit einem Frontteil 10 und einem Heckteil 12, welche durch ein Gelenktei! 14 miteinander verbunden sind. Das Frontteil 10 besitzt eine Fahrkabine 16 und einen Motor 18.
Die vom Motor 18 zur Verfügung gestellte Antriebsleistung wird über ein Kupplungsgehäuse 20 auf ein Hauptgetriebe 22 übertragen und von dort auf Front- und Heck-Ausgleichsgetriebe 24 bzw. 26.

F i g. 2 zeigt das Schmiersystem mit Zuleitung zu den Ausgleichsgetrieben 24 und 26. Dsbei ist das Kupplungsgehäuse mit 20 bezeichnet. Es enthält einen Schmiermittelbehälter 28, welcher mit Schmiermittel bzw. Getriebeöl gefüllt ist, welches üblicherweise eine Dichte von 15 W-30 aufweist. Der Schmiermittelbehälter 28 hat einen Öl-Füllstand 30, derart, daß ein Teil eines Einlaßfilters 32 der oberhalb des Schmiermittels befindlichen Luft ausgesetzt ist. Die Luft im Kupplungsgehäuse 20 ist mit dem Hauptgetriebe 24 bzw. über eine Entlüftung 34 mit der Atmosphäre verbunden.

Das Einlaßfilter 32 ist mit einer An., sjgleitung 36 mit einer Förderpumpe 38 verbunden, die so ausgelegt ist, daß im allgemeinen ein ÖI-Luft-Gemisch durch das Ein-Iaßfilter 32 von ungefähr 60% Öl und 40% Luft angesaugt wird. Die Förderpumpe 38 fördert das Öl-Luft-Gemisch durch eine Auslaßleitung 40 zum Hauptgetriebe 22.

Eine Druck- bzw. Schmiermittelzuleitung 42 zum Ausgleichsgetriebe 24 weist eine vorbestimmte Querschnittsfläche auf und ist mit der AusiaPJeitung 40 verbunden, um eine vorbestimmte Menge des ÖI-Luft-Gemisches in das Ausgleichsgetriebe 24 für Vorderräder zu fördern. Dieses enthält ein Gehäuse 44 mit einem Schmiermittelkanal 46, der mit einer Ringnut im Bereich einer Ausgleichsgetriebewelle 48 in Verbindung steht, die ihrerseits eine vom Hauptgetriebe 22 kommende Antriebswelle 50 aufnimmt.

F i g. 3 zeigt das Gehäuse 44 mit für das Ausgleichsgetriebe 24 einem linken und rechten Raum oder genauer Achsantriebs-Zwischenraum 52 und 54, zwischen denen sich ein Gehäuse bzw. ein Ausgleichsgetriebe-Raum 56 befir.deL Innerhalb des letztgenannten befindet sich ein von der Antriebs-Welle 50 angetriebenes Ritzel 58, welches ein Schrägzahnkegelrad 60 treibt, das seinerseits Teil eines Ausgleichsgetriebesatzes 62 ist. Dieser enthält Kegel- bzw. Zahnräder 64 und 66, die ihrerseits mit ' einer Mehrzahl von Ritzeln, gekennzeichnet durch die Ziffer 68, kämmen, welche von einem Träger 70 gehalten sind.
Im Falle einer bevorzugten Ausführungsform enthält dieser Träger 70 eine konventionelle, hydraulische Ausgleichssperre 72, welche Rotationsverschlüsse bzw. -dichtungen 74 aufweist, um einen Hydraulikdruck seitens e'".e*, Regelsystems (nicht gezeichnet) für die Ausgleichssperre zu übertragen und damit die linken und rechten Zahnräder 6i und 66 zusammenzuschließen, um eine relative Rotation zwischen diesen zu verhindern.

Eine linke und rechte Getriebe- oder Radantriebswelle 76 bzw. 78 ist verbunden mit den Zahnrädern 64 bzw. 66 über jeweils eine Keilwellenverzahnung 80 bzw. 82.

Um den Duichtritt von Schmiermittel vom linken und rechten Achsantriebs-Zwischenraum 52 bzw. 54 durch links und rechts angeordnete Wände 84 bzw. 86 zum Ausgleichsgetriebesatz 62 zu ermöglichen, sind beim rechten und linken Zahnrad 64 bzw. 66 jeweils drei Zäh-

f5 ne in gleichem Abstand entfernt. Diese zahnlosen Bereiche sind gekennzeichnet durch 80/4, 805 und 8OC im Falle des linken Zahnrades 64.

Die links und rechts angeordneten Achsantriebs-Zwi-

schenräume 52 und 54 werden von rechts und links angeordneten Schmiermittelkanälen 88 und 90 mit Ol versorgt, die ihrerseits mit einer Ringnut im Bereich der Ausgleichsgetriebewelle 48 verbunden sind, um mit Ol von der Schmierölzuleitung 42 beaufschlagt zu werden. s

Um den Durchtritt des Öls vom linken und rechten Achsantriebs-Zwischenraum 52 bzw. 54 sicherzustellen, so lange das öl zu viskos ist, um rasch durch die Keilwellenverzahnungen 80 und 82 zu treten, enthalten die Wände 84 und 86 Querverbindungen bzw. Öffnungen ig oder Ausnehmungen 92 und 94.

An der linken Wand 84 ist ein Stau- bzw. Leitblech % als Trennorgan für das öl-Luft-Gemisch angebracht, an dem eine Rückführ- bzw. Überlauf-Rückleitung 98 angeordnet ist Diese erstreckt sich durch das Gehäuse 44 bis zum Kupplungsgehäuse 20, mit dem es verbunden ist, um das Ol in den Schmiermittelbehälter 28 rückzuführen.

Da eine direkte Schmierung bzw. Schmiermitteizuführung nur zum linken und rechten Achsantriebs-Zwischenraum 52 bzw. 54 erfolgt, wird sich das Öl-Niveau dort im allgemeinen zwischen dem mit Ziffer 100 bezeichneten Niveau, welches der niedersten Position der Keilwellenverzahnung 80 entspricht, und dem durch die Ziffer 104 bezeichneten, höheren Niveau einstellen, bei dem das öl durch die öffnungen 92 und 94 ab- bzw. überfließt. Im eigentlichen Ausgleichsgetrieberaum 56 wird sich der Öl-Pegel gemäß der Position der Überlauf-Rückleitung 98 im allgemeinen auf dem mit Ziffer 102 bezeichneten Niveau halten.

Bevor die Maschine in Gang gesetzt wird, befindet sich das Schmiermittel-Niveau im Kupplungsgehäuse 20 oberhalb des mit 30 bezeichneten Öl-Füllstands, der Öl-Pegel im linken und rechten Achsantriebs-Zwischenraum 52 bzw. 54 befindet sich auf dem mit Ziffer 100 bezeichneten Niveau und der Öl-Pegel im Ausgleichs-

gClI ICUCI ttUIII JO UCIIIIUCl »ICH 4.WI3111CII UClI UUICIl UlC Ziffern 102 und 100 bezeichneten Niveaus.

Wird nun die Maschine in Gang gesetzt, senkt sich der Öl-Pegel im Kupplungsgehäuse 20 sofort ab auf den Öl-Füllstand 30 infolge der Wirkung der Förderpumpe 38. Sobald der Öl-Pegel auf den Öl-Füllstand 30 abgesunken ist, wird Luft durch die Entlüftung 34 angesaugt und die Förderpumpe 38 saugt nun ein Öl-Luft-Gemisch von etwa 60% Öl und 40% Luft durch das Einlaßfilter 32 an. Während ein Großteil des Gemisches das Hauptgetriebe 22 versorgt, gelangt ein Teil durch die Schmiermittelleitung 42 für das Ausgleichsgetriebe 24 zu dem Schmiermittelkanal 46 für das Ausgleichsgetriebe 24 zu dem Schmiermittelkanal 46 und von da durch die Aus- so gleichsgetriebeweiie 48 bzw. die in deren Lagerbereich befindlichen Schmiermittel-Kanäle 88 und 90.

Das durch den rechten Schmiermittel-Kanal 90 eintretende öl gelangt in den rechten Achsantriebs-Zwischenraum 54 und tritt von dort durch verschiedene Lager sowie durch das rechte Zahnrad 66 in den Ausgleichsgetrieberaum 56.

Das in den linken Schmiermittelkanal 88 eintretende öl gelangt in den linken Achsantriebs-Zv/ischenraum 52, ist aber nicht in der Lage, durch das den Träger 70 stützende Lager hindurchzutreten infolge der Rotations-Dichtung 74 der Ausgleichssperre 72 Während also ein Teil des Schmiermittels durch das linke Zahnrad und dessen zahnlosen Bereich 80A 8OB und 8OC hindurchtriti, wird sich der öl-Pegei in Richtung des durch Ziffer 104 bezeichneten Niveaus aufbauen. Sobald dieses Niveau erreicht ist, wird das öl durch die Öffnung 92 in den Ausgleichsgetrieberaum 56 überflie

Sobald das Öl-Luft-Gemisch in den linken bzw. rechten Achsantriebs-Zwischenraum 52 bzw. 54 eintritt, beginnen Luft und öl sich zu entmischen und der Luftdruck nimmt in dem abgeschlossenen Gehäuse 44 zu. Dabei dienen die öffnungen bzw. Querverbindungen 92 und 94 zum Ausgleich des Luftdrucks zwischen den Räumen 52 und 54 und dem Gehäuse 56. Nimmt der Luftdruck weiter zu, zwingt er das im Ausgleichsgetrieberaum 56 befindliche öl in das Trennelement 96 und verursacht den Überlauf in die Überlauf-Rückleitung 98, um das öl zum Schmiermittelbehälter 28 zurückzufordern, womit der Öl-Pegel im Ausgleichsgetrieberaum 56 auf das mit 102 bezeichnete Niveau fällt.

Da der Öl-Pegel in den Achsantriebs-Zwischenräumen 52 bzw. 54 im Falle des Betriebes höher sein wird als das mit 100 bezeichnete Niveau, wird öl entlang des mittigen Bereichs der Getriebewellen 76 und 78 durchtreten, um den Ausgieichsgetriebesatz 62 vom Zentrum her zu schmieren, derart, daß die zentrifugale Bewegung nicht sämtliches Schmiermittel von den Zahnrädern entfernen kann.

In dem Maße, in dem der Traktor bzw. die Maschine an Geschwindigkeit gewinnt, wird das öl im Ausgleichsgetrieberaum 56 mehr und mehr in Turbulenz versetzt gemäß der Geschwindigkeit des Schrägzahnkegelrades 60. Hier wird nun die Wirkung des Trennelements 96 deutlich, das eine ruhige Zone schafft, in der sich öl und Luft trennen und in der das öl in die Überlauf-Rückleitung 98 eintreten kann.

Im allgemeinen wird das Schmiermittel bzw. öl im Bereich des Kupplungsgehäuses 20 durch das übliche Fahrzeugkühlsystem (nicht gezeichnet) gekühlt, so daß ständig gekühltes öl durch das Ausgleichsgetriebe 24 zirkuliert.

Bei Betrieb wird das gesamte Schmiermittelsystem

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durch das öl-Luft-Gemisch in das Ausgleichsgetriebe 24 gelangt, dazu beiträgt, das Niveau gemäß Ziffer 102 im Ausgleichsgetrieberaum 56 zu erhalten, andererseits bildet sich ein hoher Öl-Pegel zwischen den mit 100 und 104 bezeichneten Niveaus im linken und rechten Achsantriebs-Zwischenraum 52 bzw. 54 aus.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Uoilaufschmiersystem mit einem ein Zahnrädergetriebe aufweisenden geschlossenen Gehäuse, s mit einem zur Atmosphäre offenen Schmiermittelbehälter und mit einer Förderpumpe, die aus dem Schmiermittelbehälter Schmiermittel ansaugt und es dem Zahnrädergetriebe über eine Druckleitung zuführt, und mit einer Rückführleitung, durch deren Lage im Gehäuse das Schmiermittelniveau auf eine vorbestimmte Höhe begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (38) mit dem Schmiermittel Luft ansaugt und daß das Gehäuse (56) luftdicht abgeschlossen und von dem Schmiermittelbehälter (28) räumlich unabhängig ist

2. Umlaufschmiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eingangs der Rückführleitung (98) ein Trennelement (96) angeordnet ist

3. Umtei-ischmiersystem nach Anspruch 1 oder 2, mit einem der Förderpumpe vorgeschalteten Einlaßfilter, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßfilter (32) nur teilweise in das Schmiermittel eingetaucht ist

4. Umlaufschmiersystein nach einem der Arisprüehe 1 bis 3, mit in den Wänden des Gehäuses gelagerten Getriebewellen des Zahnrädergetriebes, dadurch gekennzeichnet, daß sich beiderseits an das Gehäuse (56) ja ein Raum (52,54) anschließt, in den sich die Getriebewellen (76,78) erstrecken, und daß die Räume 'ΛΖ, 54) mit dem Gehäuse (56) über Öffnungen (92,94,8OA 80ß, 8OQ verbunden sind.

5. Umlaiifschrniersjstem ntoh Anspruch 4, mit auf den Getriebewellen befestigten Zahnrädern, dadurch gekennzeichnet, daß div Öffnungen (92, 94, 8OA 80ß, 80CJ durch Verzahnungslücken (8OA 80ß, 8OQ zwischen den Getriebewellen (76, 78) und den Zahnrädern (64, 66) und durch Ausnehmungen (92, 94) in den Wänden (84,86) gebildet sind.

6. Umlaufschmiersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Räume (52, 54) über Kanäle (88, 90) mit der Druckleitung (42) verbunden sind und die Ausnehmungen (92,94) vertikal über den Getriebewellen (76,78) und dem Einlaß der Rückführleitung (98) angeordnet sind.

7. Verwendung eines Umlaufschmiersystems nach einem der vorstehenden Ansprüche für das Differentialgetriebe der angetriebenen Achsen von Akkerschleppern.

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