DE20109586U1 - Schmiervorrichtung eines Zahnradgetriebes - Google Patents

Description

GRÜNECKER KINKBtD^Y* St&CRWAIR*.&^: SCiHWANHÄUSSER

ANWALTSSOZIETÄT

GKS & S MAXIMIUANSTRASSE 58 D-60538 MÜNCHEN GERMANY

Anmelder:

VOGEL FLUIDTEC GMBH

2. INDUSTRIESTRASSE 68766 HOCKENHEIM

IHR ZEICHEN / YOUR REF.

RECHTSANWÄLTE	PATENTANWÄLTE	PATENTANWÄLTE
LAWYERS	EUROPEAN PATENT ATTORNEYS	EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
MÜNCHEN	MÜNCHEN	KÖLN
DR. HELMUT EICHMANN	DR. HERMANN KINKELDEY	DR. MARTIN DROPMANN
GERHARD BARTH	PETER H. JAKOB
DR. ULRICH BLUMENRÖOER, LL. M.	WOLFHARD MEISTER	CHEMNITZ
CHRISTA NIKLAS-FALTER	HANS HILGERS	MANFRED SCHNEIDER
DR. MAXIMILIAN KINKELDEY, LL. M.	DR. HENNING MEYER-PLATH
SONJA SCHÄFFLER	ANNELIE EHNOLD	BERLIN
DR. KARSTEN BRANDT	THOMAS SCHUSTER	DIETER JANDER
ANJA FRANKE. LLM.	DR. KLARA GOLDBACH
UTE STEPHANI	MARTIN AUFENANGER
DR. BERND ALLEKOTTE, LL. M.	GOTTFRIED KUTZSCH
DR. ELVIRA PFRANG, LL M.	DR. HEIKE VOGELSANG-WENKE	OF COUNSEL
	REINHARD KNAUER	PATENTANWÄLTE
	DIETMAR KUHL
	DR. FRANZ-JOSEF ZIMMER	AUGUST GRÜNECKER
	BETTINA K. REICHELT	DR. GUNTER BEZOLD
	DR. ANTON K. PFAU	DR. WALTER LANGHOFF
	DR. UDO WEIGELT
	RAINER BERTRAM
	JENS KOCH, M.S. [U of PA) M.S.
	BERND ROTHAEMEL	DR. WILFRIED STOCKMAIR
	DR. DANIELA KINKELDEY	(-1996)
	DR. MARIA ROSARIO VEGA LASO
	THOMAS W. LAUBENTHAL
EN / OUR REF.		DATUM / DATE

G 4546-25/Sü

08.06.01

Schmiervorrichtung eines Zahnradgetriebes

GRÜNECKER KINKELDBY !!.. STOCKMAIR & SCHWAfl^HAIjisER MAXIMILIANSTR. 58 D-80538 MÜNCHEN GERMANY

RiX(<*R3T*49 89:2:02,87 : FAX" Ig R i)' + 49* 89 21 ¹So 92*?3 http://www.grunecker.de
e-mail: postmaster@grunecker.de

DEUTSCHE BANK MÜNCHEN No. 17 51734 BLZ 700 700 10 SWIFT: DEUT DE MM

Schmiervorrichtung eines Zahnradgetriebes

Die Erfindung betrifft eine Schmiervorrichtung eines Zahnradgetriebes gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der aus DE 22 34 488 C bekannten Schmiervorrichtung für jede Drehrichtung des Übertragungsritzels wird bei einem Schmiertakt der tragenden Zahnflanke eines Zahns gleichzeitig auch die nicht tragende Flanke dieses Zahns mit Schmierstoff versorgt. Dadurch wird Schmierstoff vergeudet und die korrekte Versorgung der tragenden Zahnflanke gefährdet, weil der Schmierstoff an der nicht tragenden Flanke weitgehend ungedrosselt abströmt.

Bei der aus DE 369 548 C bekannten Schmiervorrichtung wird für nur eine Drehrichtung des Übertragungsritzels an der jeweils tragenden Zahnflanke geschmiert. Der Auslass an der tragenden Zahnflanke wird durch ein Rückschlagventil überwacht, das durch die Gegenzahnflanke eines kämmenden Zahnes geöffnet wird. Bei einer anderen Ausführungsform ebenfalls für nur eine Drehrichtung ist im Auslass in der tragenden Zahnflanke kein Ventil vorgesehen, sondern wird der zum Auslass führende Kanal nur dann mit einer den Schmierstoff unter Druck bereithaltenden Kammer an einer Stirnseite des Übertragungsritzels verbunden, wenn diese Zahnflanke gerade in einen Tragezustand gerät.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schmiervorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die trotz wechselnder Drehrichtung des Übertragungsritzels selbsttätig nur die jeweils tragende Zahnflanke über einen genau vorherbestimmten Eingriffsbereich schmiert.

Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das Umstellorgan, das in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Übertragungsritzels verstellbar ist, trägt zuverlässig dafür Sorge, dass in einem exakt vorherbestimmbaren Eingriffsbereich nur die dann tatsächlich tragende Zahnflanke geschmiert wird, und an der nicht tragenden Zahnflanke desselben Zahns kein Schmierstoff abgegeben wird.

&idigr;.

Dadurch erfolgt die Dosierung des Schmierstoffs an der tragenden Zahnflanke sehr präzise.

Zweckmäßig wird das Umstellorgan durch Schleppreibung in die eine oder die andere Zuführposition verstellt. Dadurch stellt sich die Schmiervorrichtung selbsttätig auf die jeweilige Drehrichtung des Übertragungsritzels ein. Alternativ wäre es möglich, das Umstellorgan durch einen Hilfsantrieb entsprechend umzustellen, beispielsweise mit aus dem Schmierstoffdruck abgeleiteter Kraft. Eine weitere Möglichkeit wäre ein integriertes Bremselement, z.B. eine Bremsfeder, um sicherzustellen, dass die das Umstellorgan verstellende Schleppreibung stets in gewünschtem Ausmaß und auch zwischen vorbestimmten Komponenten drehrichtungsabhängig auftritt.

Bei einer Ausführung läuft das Umstellorgan mit dem Übertragungsritzel mit, wobei es durch seine Schleppreibung oder einen Schleppreibungsüberschuss an der Zuführachse selbsttätig in die jeweils zu der Drehrichtung passenden Zuführposition verstellt wird. Für hohe Betriebssicherheit wird die Tatsache genutzt, dass das Umstellorgan bei dieser Anordnung mit dem Übertragungsritzel eine größere Kontaktfläche hat als mit der Zuführachse, so dass die spezifische Flächenpressung und damit die aus dem Reibungskoeffizienten entstehende Schleppreibung an der Zuführachse größer ist als die Schleppreibung zwischen dem Umstellorgan und dem Übertragungsritzel.

Eine baulich einfache und funktionssichere Ausführungsform benutzt eine Hülse, mit der das Übertragungsritzel auf der Zuführachse drehbar gelagert ist. Die Hülse ist mit dem Übertragungsritzel durch eine Drehkupplung verbunden, die einen bestimmten Leerhub aufweist, der bei einer Drehrichtungsumkehr durch die Einwirkung der Schleppreibung benutzt wird, um die jeweils richtige Zuführposition einzustellen. Jeder Zahn hat zumindest zwei Kanäle, deren Mündungen in derselben Radialebene liegen. Da die Hülse so viele Durchgänge hat, wie Kanalmündungen vorhanden sind, jedoch die Durchgänge in der einen Hülsenseite um den Leerhub gegenüber den Durchgängen in der anderen Hülsenseite versetzt sind, stellen jeweils nur die Durchgänge an einer Hülsenseite die Verbindung für den Schmierstofffluss her, der aufeinanderfolgend die tragenden Zahnflanken der Zähne schmiert. Die Kanäle, deren Auslässe an

den nicht tragenden Zahnflanken liegen, werden durch die Hülse versperrt, so dass kein Schmierstoff vergeudet wird.

Alternativ kann die Hülse über die Drehkupplung mit dem Freiheitsgrad des Leerhubs mit der Zuführachse gekoppelt sein. In diesem Fall können die Kanäle in jedem Zahn in derselben Axialebene in die Ritzelbohrung münden und werden in der Hülse Durchgänge entsprechend der Hälfte der Anzahl der Kanalmündungen benötigt, weil jeder Durchgang abhängig von der Zuführposition nur die eine oder die andere Kanalmündung freigibt. Natürlich muss der Zuführauslass der Zuführachse entsprechend weit oder jeweils doppelt vorhanden sein.

Zweckmäßig besteht die Drehkupplung aus einem Anschlag und einer Aufnahme für den Anschlag. Baulich einfach lässt sich die Drehkupplung aus einem Stift und einem Langloch für den Stift ausbilden.

Um Schmierstoffverluste in den Relativ-Bewegungsbereichen zu vermeiden, sollte die Hülse sowohl gegen die Ritzelbohrung als auch die Zuführachse abgedichtet sein.

Zweckmäßig ist die Drehkupplung in einer gegenüber den Durchgängen versetzten Radialebene der Hülse platziert, um eine Einflussnahme auf den Schmierstofffluss zu vermeiden.

Da sich bei jeder Umdrehung des Übertragungsritzels mehrmals positive Überdeckungen ergeben, ist es zweckmäßig, in der Zuführachse einen Druckspeicher vorzusehen, der die Schmierstoffförderpumpe schützt.

Um ein genaues Timing der Schmiertakte mit präziser Dosierung des Schmierstoffes zu erreichen, sollte der Leerhub zumindest in etwa so groß sein, wie der in Drehrichtung gesehene Abstand zwischen den an beiden Zahnflanken desselben Zahnes vorgesehenen Auslässen. Das Zahnspiel in dem Getriebe kann hierbei mit einbezogen werden. Es lässt sich so der Eingriffsbereich exakt vorbestimmen, innerhalb dessen der Schmiertakt abläuft.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine axiale Ansicht, teilweise im Axialschnitt, einer Schmiervorrichtung in einem Zahnradgetriebe,

Fig. 2 Radialschnitte der Schmiervorrichtung, die mehrere Übertragungsritzel

aufweist, in den Schnittebenen l-l und H-Il in Fig. 1, und

Fig. 3

eine Schnittansicht ähnlich der der Fig. 1 einer weiteren Ausführung.

Eine Schmiervorrichtung S für ein Zahnradgetriebe ist in den Fig. 1 und 2 in einem sogenannten Übertragungsritzel R vorgesehen, das mit einem Gegenzahnrad G kämmt. Das Übertragungsritzel R besitzt Zähne Z, deren jeder zwei Zahnflanken F1, F2 aufweist, von denen abhängig von der Drehrichtung jeweils eine Zahnflanke eine tragende Zahnflanke ist, während die andere eine nicht tragende Zahnflanke ist.

Bei Drehrichtung des Übertragungsritzels R in Fig. 1 gegen den Uhrzeigersinn trägt jeweils eine Zahnflanke Fl Bei umgekehrter Drehrichtung tragen die Zahnflanken F2. Die Schmiervorrichtung S ist so ausgelegt, dass unabhängig von der Drehrichtung nur die jeweils tragende Zahnflanken taktweise geschmiert wird, und zwar zweckmäßigerweise nur dann, wenn die tragende Zahnflanke F1 oder F2 gerade mit einem Zahn des (treibenden) Gegenzahnrades G in Eingriff ist.

Das Übertragungsritzel R ist auf einer stationären Zuführachse 1 drehbar gelagert, und zwar unter Zwischenschaltung eines Umstellorgans U in der Form einer Hülse 3. Die Hülse 3 ist in die Ritzelbohrung 2 eingesetzt und sitzt auf dem Außenumfang der Zuführachse 1. Mit Dichtungen 13 (Fig. 2) ist die Hülse 3 in der Ritzelbohrung 2 und auf der Zuführachse 1 abgedichtet (Gleitdichtungen).

Bei der gezeigten Ausführungsform ist zwischen der Hülse 3 und dem Übertragungsritzel R eine Drehkupplung K vorgesehen, bestehend aus einem Anschlag des Übertragungsritzels R und einer Aufnahme für den Anschlag in der Hülse 3. Konkret ist in

&bull; · · &diams;

einen Zahngrund ein Stift 4 eingetrieben, der in ein in Drehrichtung orientiertes Langloch 5 der Hülse 3 eingreift. Das Langloch 5 ist so bemessen, dass die Drehkupplung K einen Leerhub aufweist, über den die Hülse 3 relativ zum Übertragungsritzel R zwischen zwei Zuführpositionen hin- und herverstellbar ist, abhängig von der jeweiligen Drehrichtung. Eine Umstellung erfolgt bei einem Drehrichtungswechsel z.B. durch die Schleppreibung zwischen der Hülse 3 und der Zuführachse 1.

In einigen, vorzugsweise allen, Zähnen Z des Übertragungsritzels R sind zumindest zwei Kanäle 6, 8 vorgesehen. Jeder Kanal 6, 8 führt zu wenigstens einem Auslass 7 bzw. 9 in einer Zahnflanke F1, F2 und mündet innen in die Ritzelbohrung 2 mit einer Mündung 10, 10'. Bei der gezeigten Ausführungsform sind zwei Kanäle 6, 8 in jedem Zahn Z vorgesehen, die zueinander parallel in einer gemeinsamen Radialebene des Zahnes Z verlaufen und ihre Mündungen 10, 10" in der Ritzelbohrung 2 in dieser Radialebene haben.

Die Hülse 3 weist (Fig. 1 und 2) zwei in jeweils einer Axialebene liegende Reihen von Durchgängen 11, 12 auf, deren Gesamtanzahl der Anzahl der Mündungen aller Kanäle 6, 8 entspricht. Die Axialebenen der Durchgänge 11, 12 fluchten mit den Axialebenen der Mündungen 10,10". Die Reihe der Durchgänge 11 an der Seite der Hülse 3 ist gegenüber der Reihe der Durchgänge 12 an der anderen Seite der Hülse 3 in Umfangsrichtung um den Leerhub des Langloches 5 versetzt. Alternativ könnten die Durchgänge 11, 12 axial fluchten und dafür die Mündungen 10, 10' in Umfangsrichtung zueinander versetzt sein. Auch eine Mischform beider Prinzipien ist möglich.

In der Zuführachse 1 ist ein mit einer nicht gezeigten Schmierstoffdruckquelle verbindbarer Schmierstoffkanal 15 vorgesehen, von dem Auslasskanäle 16 in den Axialebenen der Durchgänge 11,12 zum Außenumfang der Zuführachse 1 führen und dort bei 14 bzw. 14' münden. Die Mündungen 14, 14' sind so platziert, dass der jeweilige Auslass 7 oder 9 nur der dann tragenden Zahnflanke F1 oder F2 über einen vorbestimmten Eingriffsbereich geschmiert wird, wenn der mit einem Kanal 6 oder 8 fluchtende Durchgang 11 oder 12 über die Mündung 14 bzw. 14' hinwegläuft, abhängig von der gerade eingestellten Zuführposition der Hülse 3. Um den Schmiertakt exakt auf die momentane Eingriffsstellung bei der gerade gewählten Drehrichtung abzu-

stimmen, sollten zweckmäßig die Mündungen 14, 14' in Drehrichtung etwas gegeneinander versetzt sein.

In der Zuführachse 1 ist ferner ein Druckspeicher 17 enthalten, beispielsweise ein Kolbenspeicher mit einem Kolben 18, der in einer entlüfteten Kammer 20 durch eine Feder 19 vorgespannt ist und nachgeben kann, wenn eine positive Überdeckung eintritt, d.h., wenn bei der Drehbewegung des Übertragungsritzels beide Mündungen 14, 14' gleichzeitig abgesperrt sind.

Bei der Alternative in Fig. 3 ist die Hülse 3 über die Drehkupplung K mit einem vorbestimmten Leerhub mit der Zuführachse 1 gekoppelt sein, so dass die Übertragungsritzel R auf der Hülse 3 laufen und diese bei Drehrichtungswechsel relativ zur Zuführachse 1 zwischen den beiden Zuführpositionen hin- und herverstellt wird. Die Verstellung erfolgt durch die Schleppreibung. Alternativ wäre es denkbar, die Hülse 3 durch eine Hilfskraft, beispielsweise abgeleitet aus dem Schmierstoffdruck, zwischen den Zuführpositionen hin- und herzuverstellen, oder ein Bremselement 21, z.B. eine Bremsfeder, zu integrieren, die sicherstellt, dass der Schleppreibungsüberschuss an der richtigen Stelle und im gewünschten Ausmaß wirksam wird. Dies kann auch bei der Ausführung in Fig. 1 zweckmäßig sein.

Bei der Ausführungsform in Fig. 3 liegen die Mündungen 10, 10' der Kanäle 6, 8 in der Ritzelbohrung 2 in der gleichen Axialebene, d.h. in Drehrichtung hintereinander, und zweckmäßigerweise beabstandet mit dem Leerhub der Drehkupplung K. In diesem Fall sind in der Hülse 3 nur so viele in einer in Drehrichtung liegenden Reihe vorgesehene Durchgänge 11 erforderlich, wie es der halben Anzahl aller Mündungen 10, 10' entpsricht. Denn jeder Durchgang 11 ist in beiden Zuführpositionen der Hülse 3 aktiv, d.h., er verbindet in einer Zuführposition die Mündung 14 des Zuführkanals 16 mit der Mündung 10 des Kanals 6, und in der anderen Zuführposition den Zuführkanal 16 mit der Mündung 10' des anderen Kanals 8. Gegebenenfalls sind die Mündungen 14 der Zuführkanäle 16 in der Zuführachse 1 langlochartig ausgebildet, um den Leerhub zu überdecken, oder sind jeweils zwei Zuführkanäle 16 vorgesehen.

&bull; &diams; B ·

Grundsätzlich lassen sich die Mündungen 10, 10', die Durchgänge 11, 12 oder 11, und die Mündungen 14, 14' oder 14 frei wählbar anordnen. Es ist nur sicherzustellen, dass in der drehrichtungsabhängig eingestellten Zuführposition der Hülse 3 dann nur die tragende Zahnflanke F1 oder F2 mit Schmierstoff versorgt wird, die in Eingriff mit einem Gegenzahn kommt oder schon ist.

Claims (12)

1. Schmiervorrichtung (S) eines Zahnradgetriebes, mit einem Schmierstoff-Übertragungsritzel (R), das auf einer stationären Zuführachse (1) läuft und in zumindest einigen seiner Zähne (Z) wenigstens zwei getrennte, zu mindestens einem Auslass (7, 9) in jeder Zahnflanke (F1, F2) des jeweiligen Zahnes (Z) führende Kanäle (6, 8) aufweist, deren jeder bei einem Umlauf einmal mit zumindest einem Zuführkanal (16) in der Zuführachse (1) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Übertragungsritzel (R) und der Zuführachse (1) ein Umstellorgan (U) vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Übertragungsritzels in eine von zwei unterschiedlichen Zuführpositionen einstellbar ist und in jeder Zuführposition nur den zum Auslass (7 oder 9) der tragenden Zahnflanke (F1 oder F2) führenden Kanal (6 oder 8) mit dem Zuführkanal (16) verbindet.

2. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umstellorgan (U) durch Schleppreibung verstellbar ist.

3. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umstellorgan (U) mit dem Übertragungsritzel (R) mitläuft und durch die Schleppreibung an der Zuführachse (1) in Drehrichtung relativ zum Übertragungsritzel (R) verstellbar ist.

4. Schmiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für das Umstellorgan (U) ein einen Schleppreibungsüberschuss einstellendes Bremselement (21) vorgesehen ist.

5. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umstellorgan (U) eine zwischen der Ritzelbohrung (2) und der Zuführachse (1) angeordnete Hülse (3) ist, dass zwischen der Hülse (3) und dem Übertragungsritzel (R) eine Drehkupplung (K) vorgesehen ist, die einen dem Verstellweg zwischen den Zuführpositionen entsprechenden Leerhub aufweist, dass die Kanäle (6, 8) jedes Zahns (Z) zumindest in etwa in derselben Radialebene in die Ritzelbohrung (2) münden, dass in der Hülse (3) Durchgänge (11, 12) in der Gesamtanzahl der Kanäle (6, 8) in den Zähnen des Übertragungsritzels vorgesehen sind, und dass die Durchgänge (11, 12) in einer Hülsenseite um den Leerhub gegenüber den Durchgängen (12) in der anderen Hülsenseite versetzt sind.

6. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umstellorgan (U) eine zwischen der Ritzelbohrung und der Zuführachse angeordnete Hülse (3) ist, dass zwischen der Hülse (3) und der Zuführachse (1) eine Drehkupplung (K) vorgesehen ist, die einen dem Stellweg zwischen den Zuführpositionen entsprechenden Leerhub aufweist, dass die Kanäle (6, 8) in jedem Zahn (Z) in derselben Axialebene des Übertragungsritzels mit einem dem Leerhub entsprechenden Abstand in die Ritzelbohrung münden, und dass in der Hülse (3) in der Axialebene der Mündungen (10, 10') der Kanäle (6, 8) mit der Leerhub-Teilung Durchgänge (11) mit der halben Gesamtanzahl der Kanäle (6, 8) in den Zähnen (Z) des Übertragungsritzels (R) vorgesehen sind.

7. Schmiervorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkupplung (K) aus einem Anschlag und einer sich in Drehrichtung begrenzt erstreckenden Aufnahme für den Anschlag besteht, und dass der Anschlag oder die Aufnahme in der Hülse (3) und die zugeordnete Aufnahme bzw. der Anschlag entweder im Übertragungsritzel (R) oder in der Zuführachse (1) angeordnet ist.

8. Schmiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag ein Stift (9) und die Aufnahme ein sich in Drehrichtung erstreckendes Langloch (5) ist.

9. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umstellorgan (U), vorzugsweise die Hülse (3), gegenüber der Ritzelbohrung (2) und der Zuführachse (1) abgedichtet ist.

10. Schmiervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkupplung (K) in einer gegenüber den Durchgängen (11, 12) versetzten Radialebene angeordnet ist.

11. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführachse (1) wenigstens einen an die Zuführauslässe (14, 14')angeschlossenen Zuführkanal (15) enthält, der mit einer Schmierstoff-Druckquelle verbunden ist, und dass in der Zuführachse (1) ein Druckspeicher (17), vorzugsweise ein federbelasteter Kolbenspeicher (18, 19, 20), angeordnet ist.

12. Schmiervorrichtung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leerhub zumindest in etwa dem Drehwinkel des Übertragungsritzels (R) entspricht, der durch den in Drehrichtung gesehenen Abstand zwischen den an den beiden Zahnflanken (F1, F2) eines Zahnes (Z) vorgesehenen Auslässen (7, 9) definiert ist, vorzugsweise zuzüglich des Zahnspiels mit dem kämmenden Gegenzahnrad (G).