DE10202753A1 - Vorrichtung zum Fördern von Öl in einer Getriebeeinheit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fördern von Öl in einer Getriebeeinheit 1. Durch ein rotierendes Getriebeteil 5a, 5b, 5c, 5d fließt das bewegte Öl in eine Führungsvorrichtung. Hierzu ist parallel oder radial zu einer Drehachse 4a, 4b mindestens eines Zahnrads 5a, 5b, 5c, 5d mindestens eine Ölleitung 3a, 3b angeordnet. Die Ölleitung 3a, 3b ist derart ausgerichtet, daß das beim Rotieren durch das Zahnrad 5a, 5b, 5c, 5d und durch dessen Verzahnung 6a, 6b, 6c, 6d bewegte Öl mindestens teilweise durch die Ölleitung 3a, 3b aufgenommen und an mindestens eine Schmierstelle geleitet wird.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Fördern von Öl in einer Getriebeeinheit. Das Öl wird durch ein rotierendes Getriebeteil bewegt und fließt in eine Führungsvorrichtung.
• Aus der DE 43 38 216 C2 ist bereits ein Gehäuse einer Getriebeeinheit bekannt, das über einem Zahnrad an dessen äußeren Umfang eine tangentiale Mündung eines Ölkanals aufweist. Der Ölkanal verbindet zwei Gehäusebereiche. Das Öl wird von einem ersten Getriebe in ein zweites Getriebe gefördert, wenn der Ölspiegel die Eingriffszone des Zahnrads übersteigt. Dies ist nur bei Schräglage des Getriebes der Fall.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Fördern von Öl derart auszubilden und anzuordnen, daß eine zielgerichtete Schmierstellenversorgung gewährleistet und die Förderverluste des Öls reduziert werden.
• Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß parallel oder radial zur Drehachse eines Zahnrads eine Ölleitung angeordnet ist, die das beim Rotieren des Zahnrads bewegte Öl auf nimmt.
• Die Bewegung des Öls kommt auf Grund verschiedener Mechanismen zustande. Beispielsweise
  
• - wird das Öl durch das Zahnrad und die Verzahnung verdrängt,
• - wird das Öl bei einer Rotation des Zahnrads vom Zahnrad und von der Verzahnung mitgerissen,
• - nimmt die Verzahnung Öl auf und schleudert es in radialer Richtung nach außen weg,
• - kann durch die Verzahnung ein Pumpeneffekt entstehen.
• Durch die Aufnahme des bewegten Öls wird ein gezielter Transport des Öls erreicht. Der Massestrom des Öls oder Schmiermittels ist abhängig von der Drehzahl der Zahnräder. Bei einer konstanten Drehzahl stellt sich ein konstanter Massestrom des Öls ein. In der Ölleitung baut sich aufgrund des bewegten Öls ein Staudruck auf, hierdurch wird das Öl in der Ölleitung an Schmierstellen gefördert. Mittels der bekannten Schmiermittelförderung ohne Ölpumpe ist der geförderte Massenstrom nicht konstant und stochastisch.
• Hierzu ist es vorteilhaft, daß die Ölleitung ein Einlaufbereich aufweist. Der Einlaufbereich der Ölleitung ist parallel oder radial zur Drehachse des Zahnrads angeordnet und nimmt das von den Zahnrädern bewegte Öl auf. Das Öl wird sowohl in Drehrichtung des Zahnrads als auch in Richtung der Verzahnung bewegt. Je nach Art und Ausrichtung der Verzahnung wird ein Impuls in verschiedene Richtungen auf das Öl übertragen.
• Von besonderer Bedeutung ist die Impulsübertragung bei schräg verzahnten Zahnrädern. Das Öl wird dabei ähnlich wie bei Pumpenrädern in axialer Richtung zur Drehachse der Zahnräder gefördert. Bei gerade verzahnten Zahnrädern erfolgt die Förderung vornehmlich in radialer Richtung zur Drehachse der Zahnräder.
• Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, daß mindestens eine Ölleitung mindestens einem Zahnrad zugeordnet ist. Dies bietet die Möglichkeit, die Ölleitung im Bereich des Eingriffspunktes zweier Zahnräder vorzusehen. Der Einlaufbereich der Ölleitung ist hierfür parallel zu den Drehachsen eines Zahnradpaares, in Verlängerung des Eingriffspunktes der Verzahnung angeordnet und ausgerichtet. Im Eingriffspunkt geht die radiale Impulskomponente des Öls gegen Null. Die zur Drehachse des Zahnrads axiale Impulskomponente wird maximal.
• Vorteilhaft ist es hierzu auch, daß die Ölleitung einen trichter- oder fächerförmigen Einlaufbereich aufweist. Der Öffnungswinkel beträgt zwischen 5° und 45° Grad. Der fächerförmige, ebene Einlaufbereich wird durch zwei parallele trapezförmige Flächen gebildet. Eine weitere Ausbildung als gekrümmter Fächer wird durch zwei parallele kegelförmige Mantelflächen gebildet. Diese Mantelflächen werden durch Seitenflächen verbunden, die eben oder gekrümmt ausgebildet sind.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, daß die Breite I des Eintrittsquerschnitts des axial gerichteten fächerförmigen, gekrümmten Einlaufbereichs mindestens der Verzahnungshöhe des Zahnrads entspricht. Der axial ausgerichtete Einlaufbereich wird durch zwei kegelförmige Mantelflächen gebildet. In einer weiteren Ausführungsform entspricht die Breite II des Eintrittsquerschnitts des radial gerichteten, fächerförmigen und ebenen Einlaufbereichs mindestens der Verzahnungsbreite des Zahnrads. Der radial ausgerichtete Einlaufbereich wird durch zwei trapezförmige, ebene Mantelflächen gebildet. Somit wird der durch die Verzahnung auf das Öl übertragene Impuls optimal in die Ölleitung geleitet. Diese Ausbildungsweise erlaubt einen sehr kleinen Abstand zwischen Zahnrad und Ölleitung.
• Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, daß der Rand der Öffnung des als Trichter oder Fächer ausgebildeten Einlaufbereichs im Abstand zwischen 0,5 mm und 10 mm zum Zahnrad angeordnet ist. Bei der bevorzugten Ausbildungsweise beträgt der Abstand zwischen Einlaufbereich und Zahnrad 2 mm. Bei schaltbaren Zahnrädern ist bei der Anwendung mehrerer Ölleitungen und Einlaufbereiche entsprechend Spielraum vorgesehen.
• Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, daß die Ölleitung beim Gießen der Getriebeeinheit durch Kerne gebildet ist. Hierbei können die Lager der Kerne den Einlaufbereich und einen Auslaufbereich der Ölleitung bilden. In einer weiteren Ausführungsform ist die Ölleitung als in ein Gehäuse montierbare Rohrleitung ausgebildet. Die Herstellung wird dadurch vereinfacht und die Ölleitungen sind nachrüstbar.
• Vorteilhaft ist es ferner, daß der Auslaufbereich der Ölleitung an einer oder mehreren Schmierstellen der Getriebeeinheit mündet. Der durch diese Fördermethode zur Verfügung stehende Druck in den Ölleitungen reicht aus, um Schmierstellen zu versorgen, die überhalb des Einlaufbereichs vorgesehen sind. Wahlweise oder in Kombination werden auch Schmierstellen versorgt, die unterhalb oder auf gleicher Höhe des Einlaufbereichs angeordnet sind.
• Außerdem ist es vorteilhaft, daß einem Einlaufbereich ein System aus einer oder mehreren Ölleitungen zugeordnet ist. Dabei ist auch vorgesehen, daß der Einlaufbereich einem oder mehreren Zahnrädern zugeordnet ist. Dies ist im Falle des Einsatzes im Eingriffspunkt zweier Zahnräder der Fall.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt
• Fig. 1 eine Draufsicht eines schematisch dargestellten Stirnradgetriebes mit Ölrohr;
• Fig. 2 eine Seitenansicht eines schematisch dargestellten Stirnradgetriebes mit Ölrohr;
• Fig. 3 einen schematischen Querschnitt eines trichterförmigen Einlaufbereichs;
• Fig. 4 einen schematischen Querschnitt eines fächerförmigen, gekrümmten Einlaufbereichs in axialer Ausrichtung;
• Fig. 5 einen schematischen Querschnitt eines fächerförmigen, ebenen Einlaufbereichs in radialer Ausrichtung.
• In Fig. 1 sind zwei Paar im Eingriff stehende Zahnräder 5a, 5b und 5c, 5d dargestellt. Die Zahnräder 5a, 5b, 5c, 5d bilden einen Teil einer Getriebeeinheit 1 und sind von einem Gehäuse 9 umgeben. Jeweils zwei axial nebeneinander angeordneten Zahnräder 5a, 5c und 5b, 5d haben eine gleiche Drehachse 4a, 4b. Die Zahnräder 5a, 5b, 5c, 5d weisen eine Verzahnung 6a, 6b, 6c, 6d auf, die schräg oder gerade ausgeführt ist. Die jeweilige Zahnradpaarung 5a, 5b und 5c, 5d kämmt in einem Eingriffspunkt 7a, 7b.
• In Richtung der Drehachse 4b ist neben dem Eingriffspunkt 7a eine Ölleitung 3a vorgesehen. Die Ölleitung 3a weist einen trichterförmigen Einlaufbereich 8a auf, in den das von der Verzahnung 6a, 6b der Zahnräder 5a, 5b bewegte Öl einläuft. Der Einlaufbereich 8a ist so angeordnet, daß seine Symmetrieachse 14 parallel zur Drehachse 4b ist und durch den Eingriffspunkt 7a verläuft.
• Es ist vorgesehen, eine Ölleitung 3b im wandnahen Bereich des Gehäuses 9 anzubringen. Diese wandnahe Ölleitung 3b ist gestrichelt dargestellt. Das Gehäuse 9 bildet durch die wandnahe Anordnung mit dem Einlaufbereich 8b eine Art Leitvorrichtung für das in den Einlaufbereich 8b strömende Öl. Nicht dargestellt sind weitere Ölleitungen, die an den benachbarten Zahnrädern 5c, 5d vorgesehen sind.
• Die Seitenansicht gemäß Fig. 2 zeigt die horizontale Lage des Einlaufbereichs 8a der Ölleitung 3a. Die Ölleitung 3a ist im Bodenbereich der Getriebeeinheit 1 vorgesehen. Im Bodenbereich der Getriebeeinheit 1 sammelt sich das Öl. Die Verzahnungen 6a, 6c tauchen bei Rotation der Zahnräder 5a, 5c in das angesammelte Öl ein. Jeder Zahn der Verzahnung 6a, 6c überträgt bei der Rotation einen Impuls in axialer und in radialer Richtung auf das Öl. Durch diesen Impuls der Verzahnung 6a, 6c wird das Öl in den Einlaufbereich 8a gedrückt. Mittels der Ölleitung 3a wird das Öl an Stellen der Getriebeeinheit 1 gefördert, an denen eine Schmierung und/oder Kühlung notwendig ist. Beispielsweise kann ein Auslaß 15a der Ölleitung 3a so angeordnet sein, daß das Zahnrad 5a oder die Verzahnung 6a, von welchen das Öl bewegt wurde, mit Öl versorgt wird.
• Zur Steigerung des Wirkungsgrades ist die Ölleitung 3a im Einlaufbereich 8a gemäß Fig. 3 trichterförmig ausgebildet. Durch die trichterförmige Ausbildung werden größere bewegte Ölmassen in die Ölleitung 3a gefördert. Durch den sich in der Ölleitung 3a bildenden Staudruck werden die Ölmassen kontinuierlich an höher gelegene Schmierstellen geleitet.
• Um je nach Ausrichtung der Verzahnung 6a, 6b, 6c, 6d exakt die radiale oder axiale Impulskomponente des Öls zu nutzen, sind die Einlaufbereiche 8c und 8d gemäß den Fig. 4 und 5 fächerförmig ausgebildet.
• Der in Fig. 4 dargestellte gekrümmte Einlaufbereich 8c wird von zwei parallelen kegelförmigen Mantelflächen 10 gebildet. Der Einlaufbereich 8c wird so angeordnet, daß eine Einströmrichtung in den Einlaufbereich 8c parallel zu den Drehachsen 4a, 4b ausgerichtet ist. Die Krümmung der Mantelflächen 10 verläuft in Umfangsrichtung der Zahnräder 5a, 5b, 5c, 5d. Der Einlaufbereich 8c weist eine Breite I 11 auf, die mindestens der Höhe der Verzahnung 6a, 6b, 6c, 6d eines Zahnrads 5a, 5b, 5c, 5d entspricht. Die die Mantelfläche begrenzenden und verbindenden Seitenflächen sind senkrecht zu den Mantelflächen ausgebildet.
• Es ist vorgesehen, diese Seitenflächen gekrümmt oder eben auszubilden.
• Der in Fig. 5 in einer Draufsicht dargestellte ebene Einlaufbereich 8d wird von zwei parallelen trapezförmigen, ebenen Mantelflächen 12 gebildet. Der Einlaufbereich 8d wird so angeordnet, daß die Einströmrichtung in den Einlaufbereich 8d senkrecht zu den Drehachsen 4a, 4b ausgerichtet ist. Die Mantelflächen 12 sind dann parallel zu den Zahnrädern 5a, 5b, 5c, 5d angeordnet. Eine Einlauffläche 16 des Einlaufbereichs 8d kann eben oder gekrümmt sein. Bei einer gekrümmten Einlauffläche 16, kann die Krümmung an die Durchmesser der Zahnräder 5a, 5b, 5c, 5d angepaßt werden, so daß die Einlauffläche 16 über ihre gesamte Fläche den selben radialen Abstand zu den Zahnrädern 5a, 5b, 5c, 5d hat. Der Einlaufbereich 8d weist eine Breite II 13 auf, die mindestens der Breite der Verzahnung 6a, 6b, 6c, 6d entspricht. Die die Mantelfläche begrenzenden und verbindenden Seitenflächen sind senkrecht zu den Mantelflächen ausgebildet. Es ist vorgesehen, diese Seitenflächen gekrümmt oder eben auszubilden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Fördern von Öl in einer Getriebeeinheit (1), wobei das durch ein rotierendes Getriebeteil (5a, 5b, 5c, 5d) bewegte Öl in eine Führungsvorrichtung fließt dadurch gekennzeichnet, daß parallel oder radial zu einer Drehachse (4a, 4b) eines Zahnrads (5a, 5b, 5c, 5d) eine Ölleitung (3a, 3b) angeordnet und derart ausgerichtet ist, daß das beim Rotieren durch das Zahnrad (5a, 5b, 5c, 5d) und/oder durch dessen Verzahnung (6a, 6b, 6c, 6d) bewegte Öl zumindest teilweise durch die Ölleitung (3a, 3b) aufgenommen und an mindestens eine Schmierstelle (15a) geleitet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaufbereich (8a, 8b) der Ölleitung (3a, 3b) parallel oder radial zur Drehachse (4a, 4b) des Zahnrads neben der Verzahnung (6a, 6b, 6c, 6d) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufbereich (8a, 8b) der Ölleitung (3a, 3b) parallel zu einer der Drehachsen (4a, 4b), in Verlängerung eines Eingriffspunktes (7a, 7b) der Verzahnung (6a, 6b, 6c, 6d) angeordnet und ausgerichtet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (5a, 5b, 5c, 5d) gerade oder schräg verzahnt sind und daß mindestens eine Ölleitung (3a, 3b) mindestens einem Zahnrad (5a, 5b, 5c, 5d) zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölleitung (3a, 3b) einen trichterförmigen oder einen fächerförmigen Einlaufbereich (8a, 8b, 8c, 8d) aufweist, wobei die Seitenflächen des fächerförmigen Einlaufbereichs (8a, 8b, 8c, 8d) durch zwei parallele trapezförmige (12) oder kegelförmige (10) Mantelflächen gebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite I (11) des Eintrittsquerschnitts des axial gerichteten fächerförmigen Einlaufbereichs (8c) mindestens der Verzahnungshöhe des Zahnrads (5a, 5b, 5c, 5d) oder die Breite II (13) des Eintrittsquerschnitts des axial gerichteten fächerförmigen Einlaufbereichs (8d) mindestens der Verzahnungsbreite des Zahnrads (5a, 5b, 5c, 5d) entspricht.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Eintrittsquerschnitts des als Trichter oder Fächer ausgebildeten Einlaufbereichs (8a, 8b, 8c, 8d) im Abstand zwischen 0,5 mm und 10 mm, im besonderen 2 mm neben dem Zahnrad (5a, 5b, 5c, 5d) und/oder neben dem Eingriffspunkt (7a, 7b) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölleitung (3a, 3b) beim Gießen der Getriebeeinheit (1) durch Kerne gebildet ist, wahlweise die durch die Lager der Kerne gebildete Ausnehmungen den Einlaufbereich (8a, 8b, 8c, 8d) und einen Auslaufbereich der Ölleitung (3a, 3b) bilden und/oder die Ölleitung (3a, 3b) als in ein Gehäuse (9) montierbare Rohrleitung ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaufbereich der Ölleitung (3a, 3b) an einer oder mehreren Schmierstellen der Getriebeeinheit (1) mündet, wobei die Schmierstellen wahlweise oder in Kombination unterhalb, auf gleicher Höhe oder oberhalb des Einlaufbereichs (8a, 8b, 8c, 8d) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem Einlaufbereich (8a, 8b, 8c, 8d) ein System aus einer oder mehreren Ölleitungen (3a, 3b) zugeordnet ist, wobei der Einlaufbereich (8a, 8b, 8c, 8d) einem oder mehreren Zahnrädern (5a, 5b, 5c, 5d) zugeordnet ist.