DE60021491T2

DE60021491T2 - Schmiereinrichtung für ein Radfahrzeug

Info

Publication number: DE60021491T2
Application number: DE2000621491
Authority: DE
Inventors: Lars Eklund; Alf Johansson; Renee Berecz; Osmo Björkbacka
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2020-08-17
Also published as: EP1079124B1; BR0003624A; EP1079124A2; SE9902955D0; SE520747C2; DE60021491D1; EP1079124A3; SE9902955L

Description

Technisches Gebiet
Die vorlegende Erfindung betrifft eine Schmieranordnung gemäß des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.
Stand der Technik
Bei bestimmten Arten von Radfahrzeugen geschieht die Übertragung von Antriebskraft auf Antriebsräder von einem zentralen Zahnrad aus, das zentral in dem Fahrzeug angebracht ist, zu Radnaben, welche an den Enden der Achse angebracht sind und welche mit Nabenzahnrädern ausgerüstet sind. In solchen Fällen stellt jede Radnabe hinsichtlich der Schmierung eine geschlossenen Einheit dar, wobei auf verschiedene Arten der Versuch gemacht wird, eine gute Schmierung sowohl der Radlager als auch der Nabenzahnräder bei unterschiedlichen Raddrehzahlen zu erreichen. Eines der dabei auftretenden Probleme besteht darin, dass Zentrifugalkräfte bewirken, dass sich der Ölpegel in einem Ölreservoir in der Radnabe bei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten ändert. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten bildet ein großer Anteil des Öls einen Ring entlang der Innenwand des Radnabenhülse mit dem Ergebnis, dass der Ölpegel in dem Ölreservoir abfällt und die Schmierung bestimmter Teile gefährdet werden könnte. Um dies zu verhindern, sind spezielle Ölfänger entwickelt worden, um Teile des herumgeworfenen Öls aufzufangen und es zum Ölreservoir zurückzuführen. Solch eine Anordnung wird beispielsweise in der schwedischen Patentschrift Nr. 467 956 beschrieben, die darauf abzielt, eine gute Schmierung der Radlager in allen Betriebssituationen des Fahrzeugs bereitzustellen.
Die Tatsache, dass die in der Radnabe vorhandene Ölmenge vergleichsweise klein ist, bedeutet jedoch, dass unter bestimmten Fahrbedingungen die Erwärmung des Öls problematisch wird. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass das Öl in Radnaben dieser Art schwierig zu reinigen ist und daher vergleichsweise häufig ausgewechselt werden muss. Eine Komplikation in diesem Zusammenhang liegt darin, dass das zentrale Zahnrad und die Radnaben häufig unterschiedliche Ölwechselintervalle haben.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schmieranordnung bereitzustellen, welche die angegebenen Nachteile nicht aufweist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, dies mit einfachen Mitteln zu erreichen.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Realisieren einer Schmieranordnung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen erreicht.
Eine bedeutend größere Ölmenge wird für die Schmierung in der Radnabe durch Verbinden des Ölreservoirs mit dem Innenraum des Achsengehäuses und mit einem zentralen Zahnrad verfügbar gemacht, das mit Letzterem verbunden ist, sowie durch Bereitstellen von Ölumwälzvorrichtungen zum Umwälzen des Öls. Das Ergebnis ist eine bessere Kühlung des verwendeten Öls.
Eine Verringerung von Spritzverlusten in der Radnabe, wodurch bewirkt wird, dass die Radnabe kühler läuft, kann auch durch Bereitstellen eines speziellen Ölfängers erreicht werden, der bei hohen Raddrehzahlen Öl vom Umfang der Radnabe entfernt. Für diese Situation wurde auch herausgefunden, dass mehr Öl in dem zentralen Zahnrad verfügbar ist, wobei sonst die Gefahr bestünde, dass der Ölpegel als ein Ergebnis des Zentrifugaleffekts zu niedrig wird.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass es möglich wird, einen Ölfilter an dem zentralen Zahnrad zum Reinigen des umgewälzten Öls anzubringen, wodurch die Häufigkeit reduziert wird, mit der das Öl in dem System gewechselt zu werden braucht.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung und in den Patentansprüchen aufgeführt.
Die Erfindung wird nachfolgend weiter auf der Grundlage einer Ausführungsform genauer beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist.
Liste der Zeichnungen
1 zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch ein Achsengehäuse mit einer zugeordneten Radnabe,
2 zeigt ein vergrößertes Detail eines Bereichs der Radnabe aus 1,
3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III aus 1, und
4 zeigt eine Draufsicht des linken Teils des Achsengehäuses aus 1.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
An einem motorgetriebenen Fahrzeug mit Rädern, welches mit Nabenzahnrädern ausgerüstet ist, die sich in Radnaben befinden, ist gemäß 1 eine Radnabe 1 zur Drehung an einem Achsengehäuse 2 angebracht, z. B. dem einer Hinterachse des Fahrzeugs. Da die Hinterachse an ihren zwei Enden symmetrisch aufgebaut ist, bezieht sich die nachfolgende Beschreibung weiter nur auf den Aufbau eines Endes. Innerhalb des Achsengehäuses 2 läuft eine Radachse 3, welche auf herkömmliche Weise über ein zentrales Zahnrad 4 angetrieben wird, und welches selbst die Radnabe 1 über ein Nabenzahnrad 5 antreibt, das üblicherweise planetengetriebeartig ist, und das in der Radnabe 1 angeordnet ist. Die Radnabe 1 ist zur Drehung mittels typischerweise zwei Radlager 6, an dem Achsengehäuse 2 angebracht. Eine Nabenhülse 7, die einen Teil der Radnabe 1 bildet, dichtet mittels einer Dichtung 8 bezüglich des Achsengehäuses 2 ab und bildet ein Ölreservoir 9, aus dem Öl zugeführt werden kann, um das Nabenzahnrad 5 und die Radlager 6 zu schmieren.
Erfindungsgemäß kommuniziert das Ölreservoir 9 mit dem Innenraum des Achsengehäuses 2, um eine Ölumwälzung zwischen der Radnabe 1 und dem zentralen Zahnrad 4 zu ermöglichen. Wie dies erreicht wird, wird genauer in den 2 und 3 angegeben. Eine Scheibe 10, die in dem Ende des Achsengehäuses 2 eingebracht ist, besitzt ein in ihr ein exzentrisch angeordnetes Loch 11, das größer als der Querschnitt der Radachse 3 ist, und dessen unterer Rand sich auf gleicher Höhe bzw. gleichem Niveau mit der Unterseite der Radachse 3 befindet. Wenn das Öl in dem Ölreservoir 9 ein höheres Niveau als die Unterseite der Radachse 3 erreicht, kann es daher über das Loch 11 in die Scheibe 10 in dem Achsengehäuse 2 ausfließen, und zwar zur Förderung zum zentralen Zahnrad 4. Von der Scheibe 10 kann daher behauptet werden, dass sie einen Überlauf für das Ölreservoir 9 bildet. In dem unteren Teil der Scheibe 10, welche vorteilhafterweise mittels eines Verschlussrings 12 an ihrem Platz gehalten wird, befindet sich ein Loch für ein Rohr 13, welches in das Ölreservoir 9 führt, und Öl zu Letzterem von einer Ölsammeleinrichtung 14 liefert, welche oberhalb des zentralen Zahnrads 4 angebracht ist, und zu welcher Öl nach oben von den Nabenzahnrädern abgeworfen wird, die einen Teil des zentralen Zahnrads 4 bilden. Die Menge des die Radnabe 1 erreichenden Öls wird durch den Durchmesser des Rohrs 13 und den Niveauunterschied zwischen den Enden des Rohrs gesteuert. Das Ergebnis ist, dass die Ölzufuhr zu der Radnabe in einer Vielzahl von Situationen vergleichsweise konstant ist.
Wenn die Radnabe 1 sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, wird viel Öl des Ölreservoirs 9 zum Innenraum der Nabenhülse 7 abgeworten, während zur gleichen Zeit viel Öl des zentralen Zahnrads 4 in Richtung der Innenwände des Achsengehäuses 2 abgeworfen wird. Dies führt zu Spritzverlusten und dem Erwärmen des Öls in der Radnabe, während zur gleichen Zeit der Ölpegel in dem zentralen Zahnrad unvorteilhaftweise niedrig werden kann als ein Ergebnis davon, dass die Radnaben übermäßig gefüllt sind. Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, wie es in den 1 und 3 zu sehen ist, dass ein Ölfänger 15 in der Radnabe 1 angeordnet wird, welcher relativ zum Achsengehäuse 2 befestigt ist, und dessen Auslass in das Achsengehäuse 2 führt und dessen Einlass 17 in einem derartigen radialen Abstand innerhalb der Nabenhülse 7 angeordnet ist, dass er Öl von einem Ölfilm erfassen kann, welcher sich entlang der Innenseite der Hülse bildet, wenn sich die Radnabe mit hoher Geschwindigkeit dreht. Dies bedeutet, dass die Dicke des Ölfilms begrenzt werden kann und überschüssiges Öl stattdessen in den Innenraum des Achsengehäuses 2 und damit zum zentralen Zahnrad 4 geliefert werden kann. Es ist daher möglich, die Ölmenge in der Nabe durch geeignete Dimensionierung des Abstandes zwischen dem Ölfänger 15 und der Innenwand der Nabenhülse 7 zu bestimmen.
Bei geringeren Drehzahlen der Radnabe 1 wird der Ölfilm entlang der Innenseite der Nabenhülse 7 dünner und das meiste Öl sammelt sich in dem Ölreservoir 9. Um sicherzustellen, dass zur gleichen Zeit die Radlager 6 eine ausreichende Schmierung erhalten, ist erfindungsgemäß nicht nur der erste Ölfänger 15, sondern auch ein zweiter Ölfänger 18 (siehe 1) an dem Achsengehäuse 2 befestigt. Dieser zweite Ölfänger 18 ist von bekannter Ausgestaltung gemäß der oben genannten schwedischen Patentschrift Nr. 467 956 und hat einen Auslass, der in das Ölreservoir 9 führt, und dessen Einlass näher zur Innenseite der Nabenhülse angeordnet ist als der Einlass des ersten Ölfängers. Dadurch kann er Öl von einem dünneren Ölfilm bei niedrigeren Drehzahlen erfassen, so dass eine ausreichende Lagerschmierung sichergestellt ist. Da die Lagerschmierung in der obengenannten Patentschrift genauer beschrieben ist, wird an dieser Stelle keine weitere Beschreibung gegeben.
Öl in dem zentralen Zahnrad 4 kann zum Reinigen durch einen Ölfilter 19 zirkulieren, welcher gemäß der 1 und 4 an dem Achsengehäuse 2 montiert ist. Dies bedeutet, dass eine solche Reinigung auch bei dem Öl in der Radnabe 1 angewandt werden kann, da das Öl mittels des beschriebenen Öltransportsystems umläuft.
Das Öltransportsystem funktioniert folgendermaßen:
Bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten bewegt sich ein dünner Ölfilm entlang der Innenseite der Nabenhülse 7 und wird mittels des Ölfängers 18 zur Schmierung der Radlager 6 abgetragen. Zur gleichen Zeit wird die Ölmenge in dem Ölreservoir 9 durch das Öl vom Rohr 13 vergrößert. Wenn der Ölpegel den beschriebenen Überlauf erreicht, fließt überschüssiges Öl heraus in das Achsengehäuse 2. Vorteilhafterweise ist das System so dimensioniert, dass die über den Überlauf abgeführte Ölmenge gleich der über das Rohr 13 zugeführten Ölmenge ist.
Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten bildet sich innerhalb der Nabenhülse 7 ein dickerer Ölring, und dessen Dicke wird durch das über das Rohr 13 zugeführte Öl erhöht, ohne dass irgendein Öl über den Überlauf abgeführt wird. Bei einer bestimmten vorgegebenen Dicke des Ölrings leitet der erste Ölfänger 15 Öl zum Innenraum des Achsengehäuses 2 ab mit dem Ergebnis, dass die Ölmenge in der Nabenhülse begrenzt wird und ein laufender Ölwechsel in der Nabenhülse erreicht wird. Das Öl kann daher sowohl dauernd gereinigt als auch gekühlt werden.
Offensichtlich sind verschiedene Varianten der dargestellten Ausführungsform innerhalb des Rahmens der Erfindung möglich. Beispielsweise kann die Größe des Ölflusses sowohl durch Annehmen eines unterschiedlichen Pegels an dem Überlauf vom Ölreservoir geändert werden, als auch durch Ändern des Ölzuflusses. Abhängig vom Innendurchmesser des Achsengehäuses kann es in einigen Fällen möglich sein, die Scheibe 10 wegzulassen, so dass das Achsengehäuse es selbst tut, statt einen Überlauf zu bilden. Es ist auch möglich, die Ölzufuhr anders als durch die Schwerkraft über das Rohr 13 einzurichten, z. B. durch Pumpen.

Claims

Schmieranordnung für eine Radnabe (1), die mit Nabenzahnrädern (5) versehen ist, wobei die Radnabe (1) an einem Achsengehäuse (2) angebracht ist, das eine Radwelle (3) zum Antreiben der Radnabe enthält, und wobei die Radnabe mit einem Ölreservoir (9) versehen ist, von dem Öl über Schmiervorrichtungen (18) zugeführt werden kann, um Radlager (6) und Nabenzahnräder (5) in der Radnabe zu schmieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölreservoir (9) mit dem Innenraum des Achsengehäuses (2) und mit einem zentralen Zahnrad (4) kommuniziert, das innerhalb des Achsengehäuses angeordnet ist und das die Radwelle (3) antreibt, und dass Ölumwälzvorrichtungen (11, 13, 15) für eine Ölumwälzung zwischen der Radnabe (1) und dem zentralen Zahnrad (4) vorgesehen sind.
Schmieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölreservoir (9) einen Überlauf (11) aufweist, über den Öl aus dem Ölreservoir in das Achsengehäuse (2) und von diesem zu dem zentralen Zahnrad (4) ausströmen kann, wenn das Ölreservoir (9) ein vorbestimmtes Ölvolumen enthält.
Schmieranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlauf (11) auf einem Niveau mit der Unterseite der Radwelle (3) an dem Punkt liegt, an dem die Radwelle von dem Achsengehäuse (2) vorsteht und in die Radnabe (1) hineinsteht.
Schmieranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlauf die Form einer Scheibe (10) aufweist, die in das Achsengehäuse eingesetzt ist und die mit einem exzentrisch angeordneten Loch (11) für die Radwelle (3) versehen ist, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des exzentrischen Loches ist.
Schmieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Radnabe (1), der in dem Achsengehäuse (2) fixiert ist, mit einem ersten Ölfänger (15) versehen ist, der mit dem Innenraum des Achsengehäuses verbunden ist und der einen Auslass (16) aufweist, der in das Achsengehäuse hineinführt, und einen Einlass (17) aufweist, der in einem derartigen radialen Anstand innerhalb einer Nabenhülse (7) in der Radnabe angeordnet ist, dass er Öl von dem Ölfilm erfassen kann, der sich entlang der Innenseite der Hülse ausbildet, wenn sich die Radnabe mit hohen Drehzahlen dreht.
Schmieranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem ersten Ölfänger (15) auch ein zweiter Ölfänger (18) vorgesehen ist, dessen Auslass in das Ölreservoir (9) führt und dessen Einlass näher zur Innenseite der Nabenhülse (7) angeordnet ist, als der Einlass des ersten Ölfängers (15), um Öl von einem dünneren Ölfilm bei niedrigeren Drehzahlen zu erfassen.
Schmieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung von Öl von dem zentralen Zahnrad (4) zu dem Ölreservoir (9) wenigstens eine Ölleitung (13) vorgesehen ist, deren Einlass hoch im zentralen Zahnrad (4) und auf einem höheren Niveau angeordnet ist, als das Niveau ihres Auslasses in dem Ölreservoir (9).
Schmieranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass der Ölleitung (13) mit einer Ölsammeleinrichtung (14) verbunden ist, die mit Öl versorgt wird, das von dem zentralen Zahnrad nach oben abgeworten wird.
Schmieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölfilter (19) an dem zentralen Zahnrad (4) angeordnet ist, um zirkulierendes Öl in dem zentralen Zahnrad und der Radnabe zu reinigen.