DE3907154A1 - Oelschmiersystem fuer die lagerung eines wellenzapfens in einer rotierenden welle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ölschmiersystem für die Lagerung eines Wellenzapfens nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die Schmierung von Zapfenlagern in rotierenden Wellen ist infolge ihrer für die Schmierölzuführung und Wärmeableitung ungünstigen Anordnung besonders schwierig. Deshalb gibt es für solche Wälzlager, die sowohl als Nadel-, Kugel- oder Kegelrollenlager ausgeführt sein können, viele Vorschläge für die Versorgung mit Schmier- und Kühlöl. Wenn auch infolge der besonderen Bedingungen die Druckumlaufschmierung, bei der Schmieröl von einer Schmiermittelpumpe über Bohrungen und Kanäle usw. direkt an das Zapfenlager geleitet werden, vorrangig zum Einsatz gelangen, werden aber auch die Ölspritz- oder -schleuderschmierung meist in besonders angepaßter Form eingesetzt.

In solchen Anwendungsfällen wird das aus dem Ölbad über die eintauchenden Zahnräder hochgeschleuderte Öl in Auffangschalen gesammelt und über geeignete Bohrungen und Kanäle dem Zapflager zugeleitet. Der Transport des Schmieröls nach radial innen an die Zapflager kann auch über die zusätzliche Anordnung einer einfachen Pumpe, z. B. mit einem Flügelrad oder einer Förderscheibe usw., in Verbindung mit geeigneten Bohrungen und Kanälen unterstützt werden, wie es z. B. aus der DE-PS 32 38 780 oder ähnlich aus der US 32 23 196 bekannt ist. Solche Schmiersysteme haben sich bewährt und werden im Zusammenhang mit einem vertretbaren Aufwand jeweils ausgewählt. Bei all diesen Systemen gibt es aber nach einer längeren Laufpause, also nach Stillstandszeiten, Probleme, weil sowohl bei einer Druckumlaufschmierung als auch bei einer Ölspritz- oder -schleuderschmierung erst nach einer zu langen Zeitspanne an das Zapflager Schmieröl gelangt.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Ölschmiersystem nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 4 so weiterzuentwickeln, daß auch nach einer längeren Stillstandszeit ein Trockenlauf des Zapfenlagers verhindert wird.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 bei Ölschmiersystemen nach den Gattungen der Ansprüche 1 und 4 erfüllt.

Durch die Anordnung einer Dichtung, die, bezogen auf die Strömungsrichtung des Schmieröls, sich hinter dem Zapfenlager befindet und die während des Betriebes geöffnet und nur bei Stillstand geschlossen ist, wird das sich im Lager und zwischen Lager und Dichtung noch befindliche Schmieröl zurückgehalten. Während des Betriebes können dem gegenüber das Schmieröl und die dem Schmieröl anhaftenden Schmutzpartikel ungehindert abfließen, so daß eine gute Schmierung und die Ableitung der Reibungswärme gewährleistet ist. Gerade letzteres ist ebenso wichtig wie die gute Schmierung des Zapfenlagers, weil dieses mitten im Getriebe liegt, ohne mit den für die günstige Wärmeableitung bei anderen Lagern vorhandenen Kontakte mit dem Getriebegehäuse. Auch die unbehinderte Montage der Hauptwelle, auf der das Zapfenlager angeordnet ist, wird durch die gummielastische Dichtung nicht behindert. Die Anordnung dieser gummielastischen Dichtung an der, bezogen auf das Zapfenlager, äußeren Welle ermöglicht die Gestaltung mit einer sich axial erstreckenden Dichtlippe, die im Stillstand - also ohne Reibung - z. B. auf der anderen Welle - Welle mit dem Zapfen - dichtend aufliegt, während die Dichtlippe im Betrieb unter der Wirkung der Fliehkraft abhebt und ein ungehinderter Öldurchfluß möglich und die Dichtlippe keiner Reibung unterworfen ist. Das Öffnen der gummielastischen Dichtung während des Betriebes über die Fliehkraft kann vom Druck des Schmiermittels, der z. B. aus der Pumpfähigkeit eines Kegelrollenlagers als Zapfenlager herrührt, unterstützt werden.

Voraussetzung ist natürlich, daß das Schmieröl dem Kegelrollenlager an der Schmalseite zugeführt wird und an der breiteren Seite der Abfluß erfolgt.

Wird die Dichtlippe der gummielastischen Dichtung vorrangig über den Druck im Ölstrom geöffnet, ist die Anordnung auch auf der langsamer sich drehenden Zapfenwelle (Hauptwelle) möglich. Durch die Nutzung der Fliehkraft und des Druckes im Ölstrom allein oder im Kombination miteinander sind vielfältige Lösungen für die Anordnung der gummielastischen Dichtung möglich, so daß sich keinerlei konstruktive Einschränkungen ergeben.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Kegelrollenlager als Zapfenlager mit einer gummielastischen Dichtung zwischen einer Eingangs- und Hauptwelle eines Getriebes;

Fig. 2 eine gummielastische Dichtung auf einer Hauptwelle, auf deren Zapfen auch ein Kegelrollenlager angeordnet ist;

Fig. 3 eine weitere Ausführung einer gummielastischen Dichtung in der Anordnung nach Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Zapfenlager 1 in der Ausgestaltung als Kegelrollenlager auf einem Zapfen 31 der Getriebehauptwelle 3 angeordnet, das sich in einer konischen Axialbohrung 21 der Getriebeeingangswelle 2 abstützt. An die Getriebeeingangswelle 2 ist der Synchronkörper 71 angeformt, der in bekannter Weise eine Doppelsynchronisierkupplung 7 trägt. Das eingangsseitige Zahnrad 5 auf der Eingangswelle 2 ist über ein Nadellager 51 und das innere Zahnrad 6 über ein Rollenlager 61 auf der Getriebehauptwelle 3 gelagert. Zwischen der Getriebeeingangswelle 2 und insbesondere den an diese Welle angeformten Synchronkörper 71 und der Getriebehauptwelle 3 erstreckt sich vorrangig nach radial außen ein Ring oder Abflußkanal 8 für das Schmier- und Kühlöl. Der Zufluß erfolgt an der Schmalseite 11 des Zapfenlagers 1, um die Pumpwirkung des Kegelrollenlagers von der Schmalseite 11 zur Breitseite 12 nützen zu können. Der Ölstrom selbst kann dabei, wie allgemein bekannt, z. B. über eine Ölspritz- oder -schleuderschmierung in Verbindung mit einem stehenden Ölbad (Ölsumpf), Ölauffangschalen und geeignete Bohrungen oder Kanäle dem Zapfenlager zugeführt werden. Diese Einrichtung kann aber auch durch eine einfache Pumpe, z. B. mit einem Flügelrad oder einer Förderscheibe ergänzt werden, die eine bessere Förderung des Schmieröls an das radial innen liegende Zapfenlager 1 unterstützt. Bei hoch belasteten Getrieben wird der Ölstrom auch über eine allgemein bekannte Druckumlaufschmierung erzeugt und von radial innen an das Zapfenlager 1 geführt. Im Abflußkanal 8, also hinter der Breitseite 12 des Kegelrollenlagers 1 ist eine gummielastische Dichtung 4 angeordnet, deren Dichtlippe 41 den Abflußkanal 8 beim Stillstand des Getriebes abdichtet, während sie im Betrieb unter der Wirkung der Rotation vom Dichtring 32 abhebt und einen ungehinderten Abfluß des Schmieröls ermöglicht.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die gummielastische Dichtung mit dem nicht-elastischen Körper 44, z. B. einem Blechring, der die Dichtlippe 41 trägt, in eine Ausnehmung 22 in die Getriebeeingangswelle 2 eingepreßt. Die Dichtlippe 41 selbst, die z. B. auf den Körper 44 aufvulkanisiert ist, erstreckt sich in axialer Richtung, bevor sie mit einer Dichtwulst 45 in der Ruhestellung auf dem Dichtring 32, der auf der Getriebehauptwelle 3 angeordnet ist, aufliegt. In einem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die gummielastische Dichtung 40 in dem Abflußkanal 80 für das Schmieröl angeordnet, der sich zwischen der Getriebeeingangswelle 20 und der Getriebehauptwelle 30 erstreckt. Mit der Getriebeeingangswelle 20 ist das eingangsseitig angeordnete Zahnrad 50 einteilig verbunden, und der Synchronkörper 72 ist dreh- und axialfest auf der Getriebehauptwelle 30 angeordnet. Der ringförmige Körper 46, der im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist und die V-förmige Dichtlippe 42 trägt, ist auf der Getriebehauptwelle 30 befestigt. Die Dichtlippe 42 verschließt den Ölabflußkanal 80, indem sie sich bei Stillstand, wenn kein Schmieröl gefördert wird, an einer konischen Axialbohrung 23 anlegt. Ist das Getriebe in Betrieb wird Schmieröl, z. B. über die zentrisch in der Eingangswelle 20 angeordnete Schmierölbohrung 24, dem Zapfenlager 10 zugeführt. Nach dem Durchströmen des Zapfenlagers wird die Dichtlippe 42 der gummielastischen Dichtung 40 vorrangig von diesem Ölstrom geöffnet, so daß während dieser Zeit der Abfluß des Schmieröls durch den Abflußkanal 80, z. B. noch zur Schmierung und Kühlung der Synchronisiereinrichtung 70 in den nicht dargestellten Sumpf des Getriebes gewährleistet ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ähnlich dem nach Fig. 2, nur die gummielastische Dichtung 400 hat einen L-förmigen Körper 47, und die Dichtlippe 43 legt sich bei Stillstand an die Stirnseite 25 der Getriebeeingangswelle 20 an. Die Dichtlippe 43 wird während des Betriebes - Schmieröl wird über die nicht dargestellte Schmierölpumpe gefördert - vom Öldruck geöffnet. Bei geeigneter Gestaltung der Dichtlippe 43 kann das Abheben von der Stirnfläche 25 durch die Rotation der Getriebehauptwelle 30, auf der die gummielastische Dichtung 400 angeordnet ist, unterstützt werden.

Bezugszeichen

1, 10 Zapfenlager
11 Schmalseite (1. Seite)
12 Breitseite (2. Seite)
2, 20 Getriebeeingangswelle (Welle)
21 Axialbohrung
22 Ausnehmung
23 Konische Bohrung
24 Schmierölbohrung
25 Stirnseite
3, 30 Getriebehauptwelle (Welle)
31 Wellenzapfen
32 Dichtring (Ring)
4, 40, 400 Gummielastische Dichtung
41 Dichtlippe
42 Dichtlippe
43 Dichtlippe
44 Körper
45 Dichtwulst
46 Körper
47 Körper
5, 50 Zahnrad
51 Nadellager
6 Zahnrad
61 Rollenlager
7, 70 Synchronisierkupplung
71 Synchronisierkörper
72 Synchronisierkörper
8, 80 Abflußkanal (Ringkanal)

Claims (8)

1. Ölschmiersystem für die Lagerung eines Wellenzapfens (31) in einer rotierenden Welle (2), insbesondere eines Zapfenlagers (1) für eine Hauptwelle (3) in einem Getriebe, bei dem das Schmieröl an der einen Seite (11) des Zapfenlagers (1) vorrangig radial innen zugeführt und an der anderen Seite (12) über einen zwischen den beiden Wellen sich ergebenden Ringkanal (Abflußkanal 8) nach radial außen abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Abflußkanal (8, 80) des Schmieröls verschließende, gummielastische Dichtung (4, 40, 400) angeordnet ist, die während des Betriebes geöffnet und nur bei Stillstand des Getriebes den Abflußkanal (8, 80) verschließt.

2. Ölschmiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gummielastische Dichtung (4) eine Dichtlippe (41) aufweist und an der das Zapflager (1) von außen abstützenden Welle (2) angeordnet ist und die Dichtlippe (41) beim Stillstand des Getriebes sich an der den Zapfen (21) tragenden Welle (2) direkt oder an einem Bauteil (Dichtring 32), das mit dieser Welle (3) verbunden ist, dichtend anlegt.

3. Ölschmiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (41) unter der Wirkung der Fliehkraft aus der Schließstellung abhebt.

4. Ölschmiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gummielastische Dichtung (40) eine Dichtlippe (42) aufweist und an der das Zapfenlager (10) tragenden Welle (30) angeordnet ist und die Dichtlippe (42) beim Stillstand des Getriebes sich an der das Zapfenlager (10) außen abstützenden Welle (20) direkt oder an einem Bauteil, das mit dieser Welle verbunden ist, dichtend anlegt.

5. Ölschmiersystem nach Anspruch 4 und mit einer Schmiermittelpumpe, die zumindest das Schmiermittel für das Zapfenlager (10) fördert, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (42, 43) während der Schmierölförderung über den Öldruck geöffnet wird.

6. Ölschmiersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Zapfen (31) einer Hauptwelle (3) ein Kegelrollenlager (1) angeordnet ist, das sich an einer konischen Axialbohrung (21) einer Getriebeeingangswelle (2) abstützt, wobei mit dieser einteilig ein Synchronkörper (71) verbunden ist und in einem Abflußkanal (8) für das Schmier- und Kühlöl zwischen den beiden Wellen (2, 3) eine gummielastische Dichtung (4) so angeordnet ist, daß ein im Querschnitt winkelförmiger Körper (44) in eine Ausnehmung (22) der Getriebeeingangswelle (2) eingepreßt ist, eine an diesen anvulkanisierte Dichtlippe (41) sich in axialer Richtung erstreckt und mit einer Dichtwulst (45), die in Strömungsrichtung des Schmieröls am Ende der Dichtlippe (41) angeordnet ist, bei Stillstand des Getriebes an einem Dichtring (32), der nahe dem Zapfen (31) auf der Hauptwelle (3) sich befindet, aufliegt und den Abflußkanal (8) verschließt und während des Umlaufes der Getriebeeingangswelle (2) die Dichtlippe (41) mit der Dichtwulst (45) infolge der Rotation der gummielastischen Dichtung (4) abhebt und den Abflußkanal (8) für den Ölstrom öffnet.

7. Ölschmiersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Zapfen (31) einer Hauptwelle (30) ein Kegelrollenlager (10) angeordnet ist, das sich in einer konischen Axialbohrung (23) einer Getriebeeingangswelle (20) abstützt, wobei mit dieser einteilig ein Zahnrad (50) verbunden und auf der Hauptwelle (30) nahe dem Zapfen (31) dreh- und axialfest ein Synchronkörper (72) angeordnet ist und zwischen diesen beiden Wellen (20, 30) in einem Abflußkanal (80) eine gummielastische Dichtung (40) so angeordnet ist, daß auf der Hauptwelle (30) nahe dem Zapfen (31) ein im Querschnitt U-förmiger Körper (44) mit einem Schenkel aufgepreßt und am anderen Schenkel eine V-förmige Dichtlippe (42) anvulkanisiert ist, die beim Stillstand des Getriebes an einer konischen, zentrischen Bohrung (23) der Getriebeeingangswelle (20) anliegt und während des Betriebes, wenn von einer Pumpe gefördertes Schmieröl über die Schmierölbohrung (24) und durch das Kegelrollenlager (10) gefördert von diesem geöffnet wird.

8. Ölschmiersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Zapfen (31) einer Hauptwelle (30) ein Kegelrollenlager (10) angeordnet ist, das sich in einer konischen Axialbohrung (23) einer Getriebeeingangswelle (20) abstützt, wobei mit dieser einteilig ein Zahnrad (50) verbunden und auf der Hauptwelle (30) nahe dem Zapfen (31) dreh- und axialfest ein Synchronkörper (72) angeordnet ist und zwischen diesen beiden Wellen (20, 30) in einem Abflußkanal (80) eine gummielastische Dichtung (400) so angeordnet ist, daß auf der Hauptwelle (30) nahe dem Zapfen (31) ein im Querschnitt L-förmiger Körper (47) mit dem kurzen Schenkel aufgepreßt und am anderen Schenkel eine Dichtlippe (43) anvulkanisiert ist, die beim Stillstand des Getriebes an einer Stirnseite (25) der Getriebeeingangswelle (20) anliegt und während des Betriebes, wenn von einer Pumpe gefördertes Schmieröl durch das Kegelrollenlager (10) gefördert von diesen geöffnet wird.