DE19935959A1

DE19935959A1 - Planet gearing with lubricating system varies lubricant level as function of planet stage speed via housing opening to return less oil than flung off gear assisted by passivating space in return.

Info

Publication number: DE19935959A1
Application number: DE1999135959
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schmid; Harald Wendl
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2001-02-01

Abstract

Depending on the gear stage (2) rev count a lubricant level (10) is so changed by the rotation of stage (2) that level (10) surrounding the gear stage decreases with increasing stage speed in that more lubricant is removed from than returned to the gear stage. Two adjoining spaces (9 and 6) in the planet gear housing (5) are connected by an opening, the first space (9) serving to passivate the lubricant as against space (6) which contains the planet stage (2). The stage is helically toothed and when rotating propels lubricant in one direction and the summated areas of the connection openings (7) and their level above the lubricant level in the stationary gear exceed the area of the openings (8) below the lubricant level when stationary.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a planetary gear according to the Art defined in the preamble of claim 1.

Planetengetriebe werden häufig zur Reduzierung der Drehzahl und der Erhöhung des Drehmomentes eingesetzt und zeichnen sich durch ihre kompakte Bauweise sowie einen ko axialen An- und Abtrieb aus. Aus diesem Grund werden Plane tengetriebe häufig in Achsgetrieben, wie z. B. den Radköp fen, oder auch Werkzeugmaschinen eingesetzt. Zur Schmierung des Planetengetriebes ist das Planetengetriebe meistens nur teilweise mit Schmiermittel befüllt, wobei bei Drehung des Planetengetriebes durch Eintauchen der Verzahnung in das Schmiermittel dieses herumgeschleudert wird und so die Ver zahnung und alle Lagerstellen des Planetengetriebes ge schmiert werden. Wird das Planetengetriebe bei sehr hohen Drehzahlen verwendet, so entstehen durch die Verwirbelung des Schmiermittels sehr hohe Verluste, wodurch sich das Schmiermittel und das Getriebe unzulässig stark erwärmt. Die Verwirbelung des Schmiermittels im Getriebe ist abhän gig vom Befüllungsgrad des Getriebes mit Schmiermittel. Je geringer der Befüllungsgrad des Getriebes mit Schmiermittel ist, um so geringer sind die Verwirbelungsverluste im Ge triebe. Wird das Getriebe z. B. in einer Achse zum Antrieb eines Mobilfahrzeugs verwendet, so treten im Anfahrzustand sehr geringe Drehzahlen auf, bei welchem, um ausreichend Schmierung zu erhalten, ein erhöhter Schmiermittelstand nötig ist, und beim Betrieb des Fahrzeugs in Endgeschwin digkeit sehr hohe Drehzahlen auf, bei welchem, um die Ver wirbelungsverluste gering zu halten, ein geringer Ölstand erforderlich ist. Planetary gears are often used to reduce the Speed and the increase in torque used and are characterized by their compact design and a knockout axial input and output. Because of this, tarpaulins transmission often in axle drives, such as. B. the Radköp fen, or machine tools used. For lubrication of the planetary gear is mostly only the planetary gear partially filled with lubricant, with rotation of the Planetary gear by immersing the toothing in the Lubricant is thrown around and so the Ver toothing and all bearings of the planetary gear be lubricated. If the planetary gear is at very high Speeds used, so arise from the turbulence the lubricant very high losses, which is the Lubricants and the gear unit are heated up to an unacceptably high degree. The swirling of the lubricant in the gearbox depends gig of the degree of filling of the gearbox with lubricant. Each lower the degree of filling of the gearbox with lubricant is, the lower the eddy losses in the ge drives. If the gearbox z. B. in an axis to the drive used of a mobile vehicle, so occur in the starting state very low speeds at which to get sufficient To maintain lubrication, an increased lubricant level is necessary, and when operating the vehicle in final speed very high speeds, at which the ver to keep swirl losses low, a low oil level is required.

Die EP 0 406 649 B1 offenbart eine Einrichtung zur Einstellung des Ölstands in einem Getriebe, bei welcher das Getriebe aus zwei getrennten Ölräumen besteht, welche nur unterhalb des Ölstandes eine Verbindungsbohrung aufweisen und bei welcher der Ölstand einer Kammer dergestalt einge stellt wird, daß in dieser Kammer der Druck oberhalb des Ölstandes mit Hilfe einer Druckpumpe verändert wird. Somit wird bei erhöhtem Druck in einem Ölraum das Schmiermittel in diesem Raum durch die Verbindungsbohrung in den zweiten Raum gedrückt und der Schmiermittelstand im ersten Raum abgesenkt. Um den Schmiermittelstand drehzahlabhängig zu regeln, wird eine Druckmittelpumpe sowie eine Steuerein richtung für die Druckmittelpumpe benötigt, welche zusätz lich angetrieben werden müßte und von der Steuereinrichtung drehzahlabhängig angesteuert wird.EP 0 406 649 B1 discloses a device for Setting the oil level in a gearbox, in which the Transmission consists of two separate oil spaces, which only have a connection hole below the oil level and at which the oil level of a chamber turned on is that in this chamber the pressure above the Oil level is changed using a pressure pump. Consequently becomes the lubricant at increased pressure in an oil room in this room through the connecting hole in the second Room pressed and the lubricant level in the first room lowered. To increase the lubricant level depending on the speed regulate, a pressure medium pump and a Steuerein direction required for the pressure medium pump, which additional Lich would have to be driven and by the control device is controlled depending on the speed.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planetengetriebe zu schaffen, bei welchem die Höhe des Schmiermittels im Getriebe in Abhängigkeit der Drehzahl veränderbar ist.The present invention is based on the object to create a planetary gear in which the height of the Lubricant in the gearbox depending on the speed is changeable.

Die Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen Planetengetriebe gelöst.The task comes with one, including the distinctive Features of the main claim, generic Planetary gear solved.

Erfindungsgemäß ist das Gehäuse, in welchem sich die Planetenstufe befindet, nicht vollständig mit Schmiermittel gefüllt, wobei das Hohlrad der Planetenstufe im Stillstand teilweise mit Schmiermittel bedeckt ist. Durch die Rotation der Planetenstufe, welche vorzugsweise schrägverzahnt oder deren Planetenträger vorzugsweise mit angeschrägten Flächen ausgebildet ist, wobei vorzugsweise das innere Zentralrad angetrieben wird und der Planetenträger oder das Hohlrad den Abtrieb bilden kann, wird Schmiermittel von der Plane tenstufe gezielt in einen außerhalb der Planetenstufe ange ordneten Raum weggefördert. Vorzugsweise wird verhindert, daß das Schmiermittel sofort wieder zur Planetenstufe zu rückfließen kann, wodurch der Ölstand direkt um die Plane tenstufe abgesenkt wird. Es ist ausreichend, das Schmier mittel nur unmittelbar im Bereich der Planetenstufe abzu senken, da größtenteils durch die Verzahnung sowie der ro tierenden Räder und dem umlaufenden Planetenträger Verluste erzeugt werden. Die Förderwirkung der Planetenstufe ist drehzahlabhängig, wodurch der Schmiermittelstand bei hoher Drehzahl stark abgesenkt wird und sich bei sehr niedriger Drehzahl kaum verändert. Vorzugsweise wird das sofortige Zurückfließen zur Planetenstufe verhindert, indem z. B. an beiden Seiten der Planetenstufe eine Trennwand angebracht ist, welche in radialer Höhe des Zahneingriffs bzw. der Fördereinrichtung eine oder mehrere Öffnung(en) aufweist, durch welche bei Rotation der Planetenstufe das Schmiermit tel gefördert wird und durch welche das Schmiermittel wie der zurück zur Planetenstufe fließen kann. Vorteilhaft ist es, wenn die Öffnungen oberhalb des Schmiermittelstandes eine größere Fläche als die Öffnungen unterhalb des Schmiermittelstandes aufweisen, so daß der Zufluß in den beruhigten Raum erleichtert und das Zurückfließen zur Pla netenstufe erschwert wird, dadurch wird ab einer bestimmten Drehzahl der Planetenstufe mehr Schmiermittel herausgeför dert als zurückfließen kann, wodurch der Schmiermittelstand direkt am Planetengetriebe sinkt und dadurch die Verluste geringer werden. Vorzugsweise wird die Planetenstufe mit schrägverzahnten Verzahnungen ausgeführt, wodurch erreicht wird, daß bei Rotation der Planetenstufe das Schmiermittel in eine Richtung gefördert wird und in dieser Förderrich tung eine Trennwand angebracht ist, welche Öffnungen zu einem weiteren Raum aufweist, wobei Öffnungen in radialer Höhe der rotierenden Fördereinrichtung angebracht sind. Es ist vorteilhaft, wenn die Summe der Fläche der Öffnungen oberhalb des Schmiermittelstandes größer ist als die Summe der Fläche unterhalb des Schmiermittelstandes, so daß bei Rotation der Planetenstufe Schmiermittel durch diese Öff nungen in einen Beruhigungsraum gefördert wird, wodurch in Abhängigkeit der Drehzahl der Schmiermittelstand direkt an der Planetenstufe sinkt. Befinden sich oberhalb und unter halb des Schmiermittelstandes die gleiche Anzahl von Öff nungen mit den gleichen Flächen, so fließt oberhalb einer bestimmten Drehzahl nur so viel Schmiermittel zur Planeten stufe zurück, wie diese benötigt, um durch das geförderte Schmiermittel ein vollständiges Zurückfließen des Schmier mittels aus dem beruhigten Raum zu verhindern. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Öffnungen sich auf der radialen Höhe der Förderrichtung der Planetenstufe befinden. Bei Still stand der Planetenstufe gleichen sich die beiden Schmier mittelstände im beruhigten Raum und direkt an der Planeten stufe wieder aus, so daß beim Anfahrvorgang mit geringer Drehzahl an der Planetenstufe eine ausreichende Schmiermit telhöhe vorhanden ist, um die Verzahnungen und die Lager der Planetenstufe ausreichend zu schmieren, und durch Erhö hung der Drehzahl ab einer bestimmten Drehzahl der Schmier mittelstand direkt an der Planetenstufe abnimmt, wodurch eine Reduktion der Verwirbelungsverluste erreicht wird. Eine ausreichende Schmierung bei höheren Drehzahlen und in der Regel niedrigeren Drehmomenten ist gewährleistet, da sich bei höheren Drehzahlen ein hydrodynamischer Schmier film in den Lagern und der Verzahnung aufbaut.According to the invention, the housing in which the Planetary stage is not completely with lubricant filled, the ring gear of the planetary stage at standstill is partially covered with lubricant. Through the rotation the planetary stage, which preferably has helical teeth or the planet carrier preferably with beveled surfaces is formed, preferably the inner central wheel is driven and the planet carrier or the ring gear The downforce can form lubricant from the tarpaulin targeted to a level outside the planetary level tidy space. It is preferably prevented that the lubricant immediately returns to the planetary stage can flow back, causing the oil level directly around the tarpaulin is lowered. The lubrication is sufficient medium only in the area of the planetary stage lower because mostly through the toothing and the ro existing wheels and the rotating planet carrier losses be generated. The promotional effect of the planetary stage is speed-dependent, which means that the lubricant level at high Speed is reduced sharply and at very low Speed hardly changed. Preferably, the immediate one Backflow to the planetary stage prevented by z. B. on a partition is attached to both sides of the planetary stage is, which is in the radial height of the tooth engagement or Has one or more opening (s), through which the lubricant with rotation of the planetary stage is promoted and through which the lubricant such that can flow back to the planetary stage. It is advantageous it if the openings are above the lubricant level a larger area than the openings below the Have lubricant level, so that the inflow into the calmed down and the flow back to the pla netenstufe is difficult, this is from a certain Speed of the planetary stage removed more lubricant than can flow back, causing the lubricant level sinks directly on the planetary gear and thereby the losses decrease. The planetary stage is preferably included helical gears executed, whereby achieved is that when the planetary stage rotates, the lubricant is promoted in one direction and in this direction device a partition is attached, which openings has another space, with openings in radial Height of the rotating conveyor are attached. It is advantageous if the sum of the area of the openings above the lubricant level is greater than the sum the area below the lubricant level, so that at Rotation of the planetary stage lubricant through this opening is promoted in a calming room, which in Depending on the speed, the lubricant level directly the planetary level drops. Are located above and below half the lubricant level the same number of opening with the same areas, so flows above one certain speed only as much lubricant to the planet step back as needed to get through the funded Lubricant a complete backflow of the lubricant by preventing from the calm room. It is advantageous if the openings are at the radial height the direction of conveyance of the planetary stage. When breastfeeding at the planetary level, the two lubricants are alike small and medium-sized businesses in a calm space and directly on the planet level again, so that when starting with less Sufficient lubrication at the speed of the planetary stage telhöhe is present to the gears and the bearings the planetary stage to lubricate sufficiently, and by increasing hung the speed from a certain speed of lubrication middle class decreases directly at the planetary level, which means a reduction in the swirl losses is achieved. Adequate lubrication at higher speeds and in usually lower torques is guaranteed because hydrodynamic lubrication occurs at higher speeds film builds up in the bearings and the gearing.

Die einzige Figur zeigt ein Planetengetriebe, bei wel chem ein inneres Zentralrad 1 den Antrieb einer Planeten stufe 2 bildet, bei welcher das Hohlrad 3 drehfest gehalten ist und der Planetenträger 4 den Abtrieb bildet. Die Ver zahnungen der Planetenstufe 2 sind als Schrägverzahnungen ausgebildet. Um die Planetenstufe 2 bildet das Gehäuse 5 einen ersten Raum 6, welcher über Öffnungen 7 und 8 mit einem zweiten Raum 9 verbunden ist. Bei den Öffnungen 7 und 8 kann es sich um mehrere Bohrungen oder auch eine grö ßere Öffnung handeln. Die Öffnungen 7 befinden sich ober halb eines Ölstandes 10, welcher sich bei Stillstand der Planetenstufe 2 einstellt, die Öffnungen 8 befinden sich unterhalb des Ölstandes 10, wobei vorzugsweise die Fläche der Öffnungen 7, welche oberhalb des Ölstandes angeordnet sind, größer ist als die Fläche der Öffnungen 8, welche unterhalb des Ölstandes angeordnet sind. Die Öffnungen 7 und 8 befinden sich in radialer Richtung auf derselben Höhe wie die Förderrichtung der Planetenstufe. Wird das innere Zentralrad 1 angetrieben, so wird durch die Rotation der Planetenstufe 2 Schmiermittel aus dem ersten Raum 6 über die Öffnungen 7 und 8 in den zweiten Raum 9 gefördert. Der zweite Raum 9 ist vorzugsweise als Ringraum ausgestaltet, wodurch sich das Schmiermittel beruhigen kann und über die untenliegenden Öffnungen 8 zur Planetenstufe zurückfließt. Der Ringraum ist vorzugsweise um eine Abtriebswelle oder um das innere Zentralrad 10 gebildet, wodurch ein kompakter Antrieb geschaffen wird. Wird die Drehzahl des inneren Zen tralrades weiter erhöht, so wird mehr Schmiermittel durch die Öffnungen 7 und 8 in den zweiten Raum 9 gefördert, als durch die Öffnungen 8 zur Planetenstufe 2 zurückfließen kann. Hierdurch wird der Schmiermittelstand im ersten Raum 6 abgesenkt und im zweiten Raum 9 erhöht. Wird die Verzahnung der Planetenstufe 2 als Geradverzahnung ausge führt und reicht diese Förderwirkung nicht aus, ist es auch möglich, auf dem Planetenträger 11 ein Fördermittel 12, welches aus einer Anschrägung oder einem Pumpenrad bestehen kann, anzubringen, welches das Schmiermittel in den zweiten Raum 9 fördert. Je nach Höhe der Drehzahl und Gestaltung der Fördereinrichtung des inneren Zentralrades 1 und der Auslegung der Flächen der Bohrungen 7 zu den Bohrungen 8 stellt sich ein zuvor definierter Schmiermittelstand im Getriebe ein. Hierdurch wird erreicht, daß bei niedrigen Drehzahlen ausreichend Schmiermittel zur Schmierung der Lager und der Verzahnung vorhanden ist und bei höheren Drehzahlen die Verwirbelungsverluste verringert werden, wodurch eine zusätzliche Kühlung des Schmiermittels vermie den wird. The single figure shows a planetary gear, wherein an inner central wel chem 1 driving a planetary stage 2 forms in which the ring gear is held against rotation 3 and the planet carrier 4 forms the output. The teeth of the planetary stage 2 are designed as helical teeth. Around the planetary stage 2 , the housing 5 forms a first space 6 , which is connected to a second space 9 via openings 7 and 8 . The openings 7 and 8 can be a plurality of holes or a larger opening. The openings 7 are located above half an oil level 10 , which occurs when the planetary stage 2 is at a standstill, the openings 8 are located below the oil level 10 , the area of the openings 7 , which are arranged above the oil level, preferably being larger than the area of the openings 8 , which are arranged below the oil level. The openings 7 and 8 are located in the radial direction at the same height as the conveying direction of the planetary stage. If the inner central wheel 1 is driven, the rotation of the planetary stage 2 delivers lubricant from the first space 6 through the openings 7 and 8 into the second space 9 . The second space 9 is preferably designed as an annular space, as a result of which the lubricant can settle down and flow back to the planetary stage via the openings 8 below. The annular space is preferably formed around an output shaft or around the inner central wheel 10 , which creates a compact drive. If the speed of the inner Zen tralrades is further increased, more lubricant is conveyed through the openings 7 and 8 in the second space 9 than can flow back through the openings 8 to the planetary stage 2 . This lowers the lubricant level in the first space 6 and increases it in the second space 9 . If the toothing of the planetary stage 2 leads out as a straight toothing and this conveying effect is not sufficient, it is also possible to mount a conveying means 12 on the planet carrier 11 , which can consist of a bevel or a pump wheel, which the lubricant in the second space 9th promotes. Depending on the speed and design of the conveyor of the inner central wheel 1 and the design of the surfaces of the bores 7 to the bores 8 , a previously defined lubricant level is established in the transmission. This ensures that sufficient lubricant for lubricating the bearings and the teeth is available at low speeds and the swirl losses are reduced at higher speeds, whereby additional cooling of the lubricant is avoided.

reference numeral

11

inneres Zentralrad
inner central wheel

22nd

Planetenstufe
Planetary stage

33rd

Hohlrad
Ring gear

44th

Planetenträger
Planet carrier

55

Gehäuse
casing

66

erster Raum
first room

77

Öffnungen
openings

88th

Öffnungen
openings

99

zweiter Raum
second room

1010th

Ölstand
oil level

1111

Planetenträger
Planet carrier

1212th

Fördermittel
Funding

Claims

1. Planetary gear with at least one planetary stage ( 2 ) with a ring gear ( 3 ) and an inner central wheel ( 1 ) and planet gears, which are arranged in a housing ( 5 ) which is not completely filled with lubricant and when the Planetary stage ( 2 ) a ring gear ( 3 ) of the planetary stage ( 2 ) is at least partially covered with lubricant, characterized in that, depending on the speed of the planetary stage ( 2 ), a lubricant level ( 10 ) by rotation of the planetary stage ( 2 ) in the planetary gear is changed so that a lubricant level ( 10 ), which surrounds the planetary stage, decreases with increasing speed of the planetary stage, by the planetary stage ( 2 ) conveying away more lubricant than flowing back to the planetary stage.

2. Planetary gear according to claim 1, characterized in that the housing ( 5 ) of the tarpaulin gear has a first space ( 6 ) and a second space ( 9 ) which are arranged adjacent and connected to one another via openings, wherein a first space ( 6 ) contains the planetary stage and a second room ( 9 ) represents a calming room for the lubricant.

3. Planetary gear according to claim 1, characterized in that the toothing of the tarpaulin stage ( 2 ) is designed as a helical toothing and lubrication fluid promotes by their rotation in one direction.

4. Planetary gear according to claim 2, characterized in that the sum of the area of the openings ( 7 ) which connect a first space ( 6 ) and a two-th space ( 9 ) and above a lubricating fluid level ( 10 ), which is at Standstill of the Plane tenstufen sets, are arranged, is greater than the sum of the area of the openings ( 8 ) which connect a first space ( 6 ) and a second space ( 9 ) and below a lubricant level ( 10 ), which is when the Planetary level sets are arranged.

5. Planetary gear according to claim 2 , characterized in that a second space ( 9 ) forms an annular space around a drive shaft or output shaft of the Pla netenstufe.

6. Planetary gear according to claim 1, characterized in that a planet carrier ( 11 ) has means ( 12 ) for conveying the lubricant.