DE3007411A1

DE3007411A1 - Anordnung zur schmierung der in einer bohrung eines zahnrades vorgesehenen lagerflaeche

Info

Publication number: DE3007411A1
Application number: DE19803007411
Authority: DE
Inventors: Donald C Schultz
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1979-03-12
Filing date: 1980-02-27
Publication date: 1980-09-25
Also published as: GB2053379B; MX149902A; BR8001402A; FR2451501A1; JPS55145888A; CA1140485A; JPS6249508B2; GB2053379A; IT8048084A0; SE8001866L; IT1126970B; SE445381B; DE3007411C2; US4273003A; AU525593B2; FR2451501B1; AU5590580A; NL8001164A

Description

Γ PATENTANWÄLTE ~1

DR.-ING. R. DÖRING - 3 - DIPL.-PHYS. DR. J. FRlCKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Dana Corporation

45 Dorr Street
Toledo, Ohio/USA

Anordnung zur Schmierung der in einer Bohrung eines Zahnrades vorgesehenen Lagerfläche

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Schmierung der in einer Bohrung eines Zahnrades vorgesehenen Lagerfläche, wobei die Anord*· nung insbes. für die Lagerfläche des Ritzels, z. B. der Eingangs·· welle, eines Getriebes geeignet ist.

In üblichen Getrieben ist eine Getriebehauptwelle innerhalb der Eingangswelle durch ein in einer Sackbohrung oder einer Tasche angeordnetes Lager drehbar abgestützt. Es ist bekanntlich schwierig ein solches in einer Bohrung verdeckt eingebautes Lager zu schmieren, da dieses Lager in der Tasche oder der Bohrung am Ende der Eingangswelle mit dem Schmiermittel nur unter Schwierigkeiten zu erreichen ist.

Es isnd verschiedene Maßnahmen bekannt, um ein solches verdeckt angeordnetes Lager zu schmieren. Hierzu sind entsprechende Schmierbohrungen, Fettpackungen, ölschleuderflügel und hydraulische Pumpen bekannt. Schmierbohrungen oder dergl. werden im allgemeinen inJ

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radialer Richtung durch die Getriebeeingangswelle gebohrt, so daß öl nach innen in das verdeckt eingebaute Lager gelangen . kann. Dies ist eine billige Maßnahme. Fettpackungen sind einfach große Fettmengen, die in die Sackbohrung des Lagers beim Zusammenbau des Getriebes eingebracht werden. Ölschleuderflügel und hydraulische Pumpen haben einen mechanischen Pumpeffekt, um zwangsweise eine ölströmung zu der Lagerfläche zu erzeugen.

Zwar sind ölzuleitbohrungen in der Welle sehr einfach herzustellen. Sie sind aber insbes. bei höheren Geschwindigkeiten für die Getriebeeingangswelle ungeeignet, da das Öl radila nach innen in die Lagerflächenbereiche nur während geringer Drehzahlen oder bei Stillstand der Welle einfließt. Bei höheren Drehzahlen sorgen die Zentrifugalkräfte dafür, daß das Öl nach außen statt nach innen durch die Schmierbohrungen getrieben wird. Das bedeutet, daß die Lagerflächen bei hohen Drehzahlen nicht ausreichend geschmiert werden und daher sich festfressen können.

Fettpackungen sind außerordnetlich bewährt, jedoch nur bei niedrigen Drehzahlen und unter geringen Lagerbelastungen. Bei zunehmender Geschwindigkeit und bei Erhöhung der Belastung werden jedoch die Fettpackungen sehr schnell abgebaut und zerstört und sind daher für eine langzeitige Lagerschmierung ungeeignet.

Ölschleuderflügel und hydraulische Pumpen sind wesentlich erfolgreicher für eine langanhaltende Schmierung als die genannten Schmierkanäle und Fettpackungen. Es zeigt sich jedoch, daß

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Schleuderflügel weniger effektiv sind bei höheren Geschwindigkeiten und höheren Belastungen, wie sie bei den modernen schwer belastbaren Getrieben auftreten. Hydraulische Pumpen sind allgemein zu aufwendig und zu teuer und benötigen zusätzliche Einnauabmessungen.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Anordnung der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß die aufgezeigten Schwie* rigkeiten und Probleme nicht auftreten und auch über lange Betriebszeiten und bei hohen Drehzahlen und/oder hohen Belastungen eine zuverlässige Schmierung mit sehr einfachen und billigen und keinen zusätzlichen Raum beanspruchenden Maßnahmen gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch wenigstens eine zwischen der Lagerfläche und den die Zähne aufweisenden Bereich des Zahnrades angeordneten Bohrung und durch ein in der Bohrung angeordnetes, nur eine Durchflußrichtung bestimmendes Ventil.

Diese Anordnung ist außerordentlich billig. Sie stellt jedoch ein sehr effektives Schmiersystem dar. Das in die Bohrungen gelangende Schmieröl wird an einem Austreten aus der Bohrung durch die Zentrifugalkräfte gehindert, da das Ventil in der Bohrung nur eine Durchflußrichtung zulät, nämlich die in Richtung auf die Lagerfläche. Damit kann einmal in die Bohrung gelangtes Öl für die Schmierung nicht verlorengehen und zwar unabhängig von der Drehzahl und/oder von. der Belastung. Durch die Mündung der

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Bohrung im Bereich der Zähne wird gewährleistet, daß jedesmal dann, wenn die Zähne des Zahnrades mit den Zähnen eines damit kämmenden Zahnrades in Eingriff gelangt, durch die dabei entstehende Quetschwirkung zwischen den Zähnen Getriebeöl oder Schmieröl aus dem Getriebegehäuse durch das Ventil in die radiale Bohrung gedrückt wird. Dadurch wird i,pulsmäßig das Öl in die Bohrung gedrückt, so daß die Bohrung ständig mit öl gefüllt bleibt. Damit wird eine ständige, kontinuierliche Schmierung der Lagerfläche gewährleistet, ohne daß teurere Mittel notwendig sind, um das Öl zwangsweise zu der Lagerfläche zu fördern. Je höher die Drehzahl ist, um so schneller folgen die Impulse, durch die Öl in die Bohrung gedrückt wird. Je höher die Belastung ist, um so höher sind die Quetschdrücke im Bereich der Zähne, so daß auch dadurch die ölförderung durch die Bohrung radial nach innen zu der Lagerfläche gefördert wird.

Zweckmäßigerweise ist der Schließkörper des Ventils das bevorzugt als Rückschlagventil ausgebildet ist, aus einem Material mit geringem soezifischen Gewicht, insbes. aus Kermaik hergestellt, so daß einerseits ein zuverlässiges Schließen des Ventils unter der Wirkung der Zentrifugalkräfte gewährleistet ist, während andererseits die durch den Zahneingriff entstehende Öldurckimpulse ausreichen, um den Schließkörper kurzzeitig oder länger von dem Ventil 6 abzuheben.

Es ist auch ohne weiteres möglich zwei über mehr als zwei solcher Anordnugnen in Umfangsrichtung verteilt dem Zahnrad zuzu-

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ordnen, um die geförderte Schmierölmenge zu vergrößern.

Wenn es sich um ein Getriebe handelt, bei dem der Getriebehauptwelle zwei Vorgelegewellen zugeordnet sind, deren Zahnräder beide mit dem Zahnrad oder Ritzel der Eingangswelle kämmen, wird öl bei nur einer radialen Bohrung bei jeder Umdrehung zweimal in die Bohrung gepreßt, nämlich jedesmal dann, wenn die aus» senliegende Mündung der Bohrung des Zahnrades in einen der beiden Eingriffsbereiche des Zahnrades mit den beiden Gegenzahnrädern gelangt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 im Ausschnitt und im Längsschnitt eine Draufsicht auf ein Getriebe mit zwei Gegenwellen, in der die bevorzugte Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung vorgesehen ist;

Fig. 2 im größeren Maßstab einen Schnitt durch das Rückschlagventil nach Fig. 1;

Fig. 3 in ähnlich er Darstellung wie Fig. 2 ein Schnitt entlang der Schnittlinie III-III der Fig. 2;

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Fig. 4 eine Ansicht mit Blickrichtung entsprechend der Pfeile IV-IV auf das Ventil nach Fig. 2.

Das Getriebe 1o nach Fig. 1 umfaßt eine Eingangswelle 12, an der einstückig ein ringförmiges Antriebsritzel 14 angeformt ist. Das Antriebsritzel 14 steht in ständigem Eingriff mit Zahnrädern Und 18 der beiden Vorgelegewellen. Ein verdeckt oder in eine Tasche eingebautes Lager 1o ist innerhalb des Ritzels 14 angeordnet, um das Ende der Hauptwelle 22 des Getriebes zu lagern. Das Antriebsritzel 14 enthält eine zusammengesetzte Bohrung Diese erstreckt sich von dem Zahnbereich 32 aus radial nach innen. Die Bohrung in dem Ritzel 14 mündet in der Tasche oder Ausnehmung des Lagers 2o. Die Bohrung umfaßt zwei radial in Fluchtung stehende Abschnitte 26 und 28. Der weiter außen liegende Abschnitt 28 weist einen größeren Durchmesser als der Abschnitt 26 auf. Der weitere Abschnitt nimmt das Gehäuse eines Ventils auf. Hierbei handelt es sich im dargestellten Beispiel um ein Rückschlagventil mit einer Kugel als Ventil- oder Schließkörper. Obwohl in der bevorzugten Ausführungsform der Abschnitt 28 einen größeren Druchmesser als der Abschnitt 26 aufweist, ist dies kein unbedingtes Erfordernis für die vorliegende Erfindung. Die Erweiterung der Bohrung dient lediglich zur einfachen Aufnahme eines Ventilgehäuses, wodurch die Installation erleichtert wird.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen das verwendete Rückschlagventil 3o in der bevorzugten Ausführungsform. Das Ventil umfaßt ein Ge-

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häuse 34 mit einem Ventilsitz 36 an einem Ende. Am entgegengesetzten Ende sind zwei nach innen gebogene Haltelappen 38 vorgesehen. Als Schließkörper ist eine Kugel 4o in dem Gehäuse 34 angeordnet. Wie man aus Fig. 2 besonders duetlich ersehen kann_t wird die Kugel in dem Gehäuse einerseits durch den Ventilsitz 36 und andererseits durch die Lappen 38 gehalten.

Die Kugel 4o ist vorzugsweise aus einem Material aus geringem spezifischen Gewicht hergestellt. Besonders günstig hat sich dabei ein Keramikmaterial erwiesen. Der Zweck dieser Maßnahme ist es, der Ventilkugel eine möglichst geringe Masse zu geben. Die Masse muß ausreichend sein, daß die Ventilkugel unter Wirkung der Zentrifugalkräfte den Ausfluß des Schmiermittelöls aus der Vohrung in radialer Richtung nach außen zuverlässig verhindert. Andererseits muß die Masse ausreichend gering sein, damit die Ventilkugel unter den Druckimpulsen des Öles leicht angehoben werden kann. Diese Druckimpulse werden durch das Eingreifen der Zähne des Antriebsritzels und der Gegenzahnräder erzeugt. Ein weiterer besonderer Zweck, um Keramik für die Ventilkugel vorzusehen ist es, zu gewährleisten, daß die Kugel den höheren Betriebstemepraturen zuverlässig standhält. Eine Stahlkugel wäre dazu häufig zu schwer, während eine Teflonkugel möglicherweise bei den erhöhten Temperaturen ein zuverlässiges Schließen nicht gewährleistet. In Bezug auf die Masse der Ventilkugel 4o erfordern praktische Grenzen, daß die Bohrung 42 durch den Ventilsitz 36 wenigstens etwa einen Durchmesser von 1,75 mm aufweisen muß, um eine Verstopfung zu verhindern. Stahlkugeln wären in diesem

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Zusammenhang ungünstig, da der bei den normalen Umdrehungen von beispielsweise 3ooo U/min, erzeugte Ölimpuls nicht ausreicht, um eine Stahlkugel der erforderlichen Größe vom Sitz abzuheben. Die Arbeitstemperaturen eines Getriebes im Bereich der Zahnoberflächen beträgt unter ungünstigen Bedingungen, z. B. während des Hinauffahrens eines Hügels bei niedrigem Ölniveau etwa 371 bis 427 C. Unter diesen Temepraturen schmelzen Teflonkugeln weg, während Kermaikkugeln erfolgreich diesen Temperaturen widerstehen.

Die ordnungsgemäße Anordnung des Ventils 3o in dem Zahnrad 14 ist aus Fig. 1 ersichtlich. Das Ventil muß so in die zusammengesetzte Bohrung eingesetzt werden, daß die Seite mit den Lappen 38 zuerst von außen in den erweiterten Abschnitt 28 der Bohrung eingeführt wird. Ein relativ fester Preßsitz ist erforderlich, damit das Ventilgehäuse in dem Einbauzustand der Wirkung der Zentrifugalkräfte widerstehen kann, die bei Rotation des Zahnrades 14 entstehen.

Bei Betrieb wird die Kugel 4o gegen den Sitz durch die erwähnten Zentrifugalkräfte abdichtend gepreßt. Wenn die Zähen 14" des treibenden Zahnrades 14 mit den entsprechenden Zähnen 16~ und 18" der Gegenzahnräder Vorlegewellen in Eingriff stehen, heben die dabei entstehenden intermetierenden Impulse des Öles die Kugel 4o von ihrem Ventilsitz ab. Das durch die Impulse in das Gehäuse 34 und den Bohrungsabschnitt 26 eintretende Öl bleibt in dieser Bohrung, da ein Wiederaustritt durch die Ventilkugel

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zuverlässig verhindert wird. Damit ist die Bohrung ständig mit Öl gefüllt. Es wird dafür gesorgt, daß ein kontinuierlicher ölfluß für das Lager 2o gewährleistet ist.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht nur bei Getriebe der gezeigten Art verwendbar. Vielmehr läßt sich die Erfindung über* all dort anwenden, wo ein Zahnrad mit einem anderen Zahnrad in Eingriff steht und dadurch Druckimpulse entstehen, die zur Förderung von Schmieröl zu einem sonst zu schwierig zu schmierenden Lager sorgt. Hierbei kann es sich auch um Zapfwellengetriebe oder andere Anwendungsfälle handeln.

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Claims

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DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICkß

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Ansprüche

T1.) Anorndung zur Schmierung der in einer Bohrung eines Zahnrades^ insbes, des Ritzels der Eingangswelle eines Getriebes, vorgesehenen Lagerfläche, gekennzeichnet durch wenigstens eine sich zwischen dieser Lagerfläche und dem die Zähne (32) aufweisenden Bereich des Zahnrades (14) angeordnete Bohrung (24) und ein in der Bohrung angeordnetes, nur eine Durchflußrichtung bestimmendes Ventil (3o).
2. Anorndung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3o) ein unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in Schließrichtung vorgespeanntes Rückschlagventil ist.
3. Anorndung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilgehäuse (34) in das im Bereich der Zahnung (32) mündende, erweiterte Ende (28) der Bohrung (24) eingesetzt ist.
4. Anorndung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da-" durch gekennzeichnet, daß die Bohrung (24) radial im Zahnrad (14) vorgesehen ist.

^L 030039/0645 ^J
5. Anorndung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (34) an einem Ende eine Sitzfläche (36) für eine Schließkugel (4o) und am anderen Ende einen die Kugelbahn begrenzenden Rückhalter, insbes. eines einwärts gerichteten Lappen (38), aufweist.
6. Anorndung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (4o) des Ventils (3o) aus einem Material mit geringem spezifxschem Gewicht, insbes. aus Keramik besteht.

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