DE19603007B4

DE19603007B4 - Getriebe

Info

Publication number: DE19603007B4
Application number: DE1996103007
Authority: DE
Inventors: Eduard Heilig
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-01-27
Filing date: 1996-01-27
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2016-01-28
Also published as: DE19603007A1

Abstract

Getriebe mit einer aus einem Gehäuse (3) herausragenden Welle (1), die außen ein Antriebselement (2) trägt und in dem Gehäuse (3) mittels zweier, in einem axialen Abstand zueinander angeordneter Wälzlager (4, 5) fliegend gelagert ist, wobei zwischen dem Antriebselement (2) und dem benachbart zum Antriebselement angeordneten Wälzlager (4) ein Dichtelement (19) angeordnet ist und wobei sich dieses Wälzlager (4) auf einem Wellenbund (9) abstützt dadurch gekennzeichnet , dass das Dichtelement (19) als axial wirkender Pofildichtring (19) ausgebildet ist, der einen größeren Durchmesser als das benachbart zum Antriebselement angeordnete Wälzlager (4) hat und stirnseitig im Gehäuse (3) eingelassen ist und mit einer Scheibe (18) zusammenwirkt, welche die Lageröffnung des Gehäuses (3) unter Bildung eines axialen (22) und radialen Dichtspalts (21) mit geringem Laufspiel überdeckt und als Anlauffläche für den axial wirkenden Pofildichtring (19) dient, wobei die Scheibe (18) drehfest mit der Welle (1) verbunden ist, indem die Scheibe zwischen das benachbart...

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Getriebe haben in der Regel mehrere Wellen, z. B. für einen Hauptantrieb, einen Hauptabtrieb und für Nebenantriebe sowie Nebenabtriebe. Die Wellen treten aus dem Gehäuse des Getriebes heraus und tragen an ihren äußeren Enden Antriebselemente in Form von Ritzeln, Kupplungen oder Riemenscheiben. Die Durchtrittsöffnungen des Gehäuses sind gegenüber den rotierenden Wellen sorgfältig abzudichten, um zu verhindern, daß Fremdstoffe wie Schmutz, Wasser usw. in das Getriebe gelangen und Schmierstoffe wie Öl und Fett auslaufen.
Dabei sind folgende Umstände zu berücksichtigen:
Infolge der Belastung durch Schmutz von außen und Abrieb von innen verschleißen die Dichtungen in erhöhtem Maße, insbesondere wenn sie mit einer großen Vorspannung anliegen und aus einem weichen Werkstoff bestehen.
Härtere Werkstoffe sind zwar widerstandsfähiger, neigen aber dazu, sich in die Welle einzuarbeiten. Dies führt besonders zu Leckagen, wenn die Wellen zur Rotation Axial- oder Taumelbewegungen ausführen. Ferner können Wellendichtungen aus härterem Werkstoff exzentrischen Bewegungen der Welle nur ungenügend folgen, so daß Spalte entstehen.
Kombinationen aus verschiedenen Dichtungen können in der Regel den Anforderungen besser genügen, benötigen aber einen großen Einbauraum und vergrößern den Bauaufwand. Vor allem ist es nachteilig, wenn dadurch die Getriebelänge und damit auch das Gewicht zunimmt. Das eine beschränkt die Einbaumöglichkeiten, das andere führt zu höheren Materialkosten und im Fahrzeug zusätzlich zu höheren Energiekosten. Ferner werden die Wellenlager duch Biegemomente stärker belastet, wenn sich der Kraftangriffspunkt der Antriebselemente durch die Dichtungen weiter von dem Abstützpunkt der Lager entfernt.

Das DE-Prospekt "Rheinstahl-Planetengetriebe Baureihe 17 für Drehwerke und Fahrwerke, BR 17 Druckschrift F 2/75 2000 DH, Seite 5" offenbart eine Dichtung zwischen dem Wälzlager und dem Antriebselement, wobei die Dichtung zwischen dem Wellenbund und dem Antriebselement angeordnet ist und somit die Getriebeanordnung erheblich verlängert, was sich negativ auf die Biegebelastung der Welle auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Getriebe der eingangs beschriebenen Art die Lagerung der Welle und die Abdichtung so zu gestalten, dass die Lager bei einer geringen Gesamtbaulänge des Getriebes geringer als bei üblichen Dichtungsanordnungen durch Biegemomente belastet werden.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Welle verbundene Scheibe verhindert, dass Schmutz von außen in den Dichtungs- und Lagerbereich eindringt. Fremdstoffe, die auf die Scheibe gelangen, werden durch ihre Rotation mit der Welle wieder abgeschleudert. Die Scheibe selbst beansprucht nur eine äußerst geringe Baulänge. Ferner vergrößert der Prodildichtring die Baulänge im Vergleich zu üblichen Wellendichtringen nicht, weil er radial nach außen versetzt zum Lager angeordnet ist.

Die Scheibe wird mit geringem Bau- und Montageaufwand zweckmäßigerweise auf der Welle befestigt, indem sie zwischen einem inneren Lagerring des äußeren Wälzlagers und einem Wellenbund geklemmt ist und durch Reibschluß mit der Welle rotiert. Die Scheibe kann auch Bestandteil des Antriebselements sein.

Die Scheibe bildet mit dem Gehäuse zweckmäßigerweise einen Dichtspalt vor dem Profildichtring. Der Dichtspalt kann verlängert und in seiner Wirkung verbessert werden, wenn das Gehäuse die Scheibe am Umfang mit geringem Spiel axial überdeckt und so ein kleines Labyrinth bildet. Die axiale Überdeckung -schützt die Scheibe außerdem gegen Beschädigung.

Der Profildichtring besteht aus Polyurethan oder einem vergleichbaren Werkstoff, um den Verschleiß zu verringern und die Lebensdauer zu erhöhen. Ruf diesen Werkstoff wird zweckmäßigerweise der Werkstoff bzw. die Oberflächenbeschichtung der Scheibe abgestimmt, z. B. hat sich für Polyurethan ein Stahlblech in Kaltbandqualität bewährt.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Antriebselement in Form eines Ritzels oder einer Riemenscheibe einstückig an der Welle angeformt ist und vorteilhafterweise einen vorstehenden Bord hat, der als Wellenbund dient. Dadurch ergeben sich ein sehr kleiner Abstand der Antriebskräfte von der Lagerabstützung und damit verbunden sehr geringe Belastungen durch Biegemomente.

Um die Welle sicher zu lagern, haben die Wälzlager einen Stützabstand, der unter anderem von einem Gehäusebund bestimmt wird. Dieser ist in vorteilhafter Weise in abgestufter Form bis in den Bereich der Welle verlängert und nimmt einen Abstreifring auf, der mit einer zum Gehäuseinneren weisenden Abstreiflippe an der Welle anliegt. Der Abstreifring verhindert, ohne zusätzliche Baulänge zu beanspruchen, daß Schmieröl austritt, selbst wenn der Getrieberaum mit höheren Spitzendrücken von 4 bar und mehr durchspült wird. Da das äußere Wälzlager nicht mit Schmieröl versorgt wird, erhält es eine Lebensdauerfettfüllung, die nach außen einfacher abgedichtet werden und geringfügige Ölleckagen aufnehmen kann.

Das erfindungsgemäße Getriebe wird vorteilhaft bei Baumaschinen eingesetzt, insbesondere als Drehwerksantrieb für Hydraulikbagger mit einer senkrechten Einbaulage einer unten angeordneten Abtriebswelle mit einem Antriebselement in Form eines Ritzels, das in ein innen- oder außenverzahntes Gegenrad eingreift. Die Abtriebswelle wird ihrerseits von einer Planetenuntersetzungs-Stufe angetrieben, indem sie mit dessen Planetenträger drehfest verbunden ist. Das Sonnenrad der Planetenstufe stützt sich über ein Kugellager axial an der Welle ab.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahlreiche Merkmale im Zusammenhang dargestellt und beschrieben. Der Fachmann wird die kombinierten Merkmale zweckmäßigerweise im Sinne der zu lösenden Aufgaben auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt:
1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Getriebe.
Das Getriebe, das als Drehwerksantrieb in Hydraulikbaggern verwendet wird, aber auch für Werkzeugmaschinen und Fahrzeuge eingesetzt werden kann, hat in einem Gehäuse 3 als Endstufe eine Planetenstufe mit einem Sonnenrad 16, Planetenrädern 15 und einem Planetenträger 13 mit Planetenbolzen 14, auf denen die Planetenräder 15 mittels Rollenlager 20 gelagert sind.
Der Planetenträger 13 ist über ein Keilwellenprofil 10 mit einer Welle 1, die Abtriebswelle des Getriebes, verbun den und durch eine Sicherungsscheibe 11 und einen Sprengring 12 axial gesichert. Das Sonnenrad 16 stützt sich über ein Rillenkugellager als Axiallager 17 gegenüber der Welle 1 ab, die aus dem Gehäuse 3 des Getriebes herausragt und an ihrem äußeren Ende ein einstückig angeformtes Antriebselement in Form eines Ritzel 2 trägt. Dieses besitzt einen axial vorstehenden Bord 9, der als Wellenbund dient.
Die Welle 1 ist im Gehäuse 3 durch Wälzlager gelagert, und zwar durch ein äußeres Kegelrollenlager 4 und ein inneres Kegelrollenlager 5, deren äußere Lageringe sich an einem abgestuften Gehäusebund 7 abstützen. Die Kegelrollenlager 4, 5 werden durch eine Wellenmutter 6 über den Gehäusebund 7 gegen den Bord 9 vorgespannt, wobei zwischen dem inneren Lagerring des äußeren Kegelrollenlagers 4 eine Scheibe 18 geklemmt ist, die zusammen mit der Welle 1 rotiert.
Die Scheibe 18 überdeckt die Durchtrittsöffnung der Welle 1 und bildet mit dem Gehäuse 3, das die Scheibe 18 am Umfang mit geringem Spiel überdeckt, einen axialen 22 und einen radialen Dichtspalt 21. Im Bereich des axialen Dichtspalts 22 ist ein Profildichtring 19 angeordnet, dessen Durchmesser größer ist als der äußere Durchmesser des Kegelrollenlagers 4 und stirnseitig in das Gehäuse 3 eingelassen ist. Der Einbauraum des Profildichtrings 19 ist so bemessen, daß seine radial nach außen weisende Dichtlippe 23 unter einer axialen Vorspannung an der Scheibe 18 anliegt. Der Profildichtring 19 besteht aus Polyurethan oder einem vergleichbaren Werkstoff, während der Werkstoff der Scheibe 18 auf den Werkstoff des Profildichtrings 19 abgestimmt ist.
Der Gehäusebund 7 nimmt einen Abstreifring 8 auf, dessen Abstreiflippe 24 zum ölführenden Raum der Planetenstufe weist und unter Vorspannung an der Welle anliegt. Der Abstreifring 8 ist ebenfalls aus Polyurethan. Dieser Werkstoff ist besonders verschleißfest, so daß der Abstreifring 8 auch für eine erhöhte Belastung durch Abrieb geeignet ist, der sich insbesondere bei einen senkrechten Einbau, wie es bei Drehwerksantrieben in Hydraulikbaggern der Fall ist, im Bereich des Abstreifrings 8 ablagert. Das Kegelrollenlager 4 erhält eine Lebensdauerfettfüllung.
Wie die Zeichnung deutlich zeigt schließt das Ritzel 2 nur getrennt durch die Dicke der Scheibe 18 an das äußere Kegelrollenlager 4 an. Die rotierende Scheibe 18 hält den Schmutz und Spritzwasser von außen ab und schleudert sie aus den Dichtungsbereich ab. Zusätzlich schützt der Profildichtring 19 den Lagerbereich gegen eindringende Fremdstoffe und verhindert, daß Schmiermittel austreten. Der innere Abstreifring 8 läuft gut geschmiert nahezu verschleißfrei und kann daher sicher den Durchtritt von Öl, selbst bei höheren Drücken verhindern.

1: Welle
2: Ritzel
3: Gehäuse
4: äußeres Kegelrollenlager
5: inneres Kegelrollenlager
6: Wellenmutter
7: Gehäusebund
8: Abstreifring
9: Wellenbund, Bord
10: Keilwellenprofil
11: Sicherungsscheibe
12: Sprengring
13: Planetenträger
14: Planetenbolzen
15: Planetenrad
16: Sonnenrad
17: Axiallager
18: Scheibe
19: Profildichtring
20: Rollenlager
21: Dichtspalt
22: Dichtspalt
23: Dichtlippe
24: Abstreiflippe

Claims

Getriebe mit einer aus einem Gehäuse (3) herausragenden Welle (1), die außen ein Antriebselement (2) trägt und in dem Gehäuse (3) mittels zweier, in einem axialen Abstand zueinander angeordneter Wälzlager (4, 5) fliegend gelagert ist, wobei zwischen dem Antriebselement (2) und dem benachbart zum Antriebselement angeordneten Wälzlager (4) ein Dichtelement (19) angeordnet ist und wobei sich dieses Wälzlager (4) auf einem Wellenbund (9) abstützt dadurch gekennzeichnet , dass das Dichtelement (19) als axial wirkender Pofildichtring (19) ausgebildet ist, der einen größeren Durchmesser als das benachbart zum Antriebselement angeordnete Wälzlager (4) hat und stirnseitig im Gehäuse (3) eingelassen ist und mit einer Scheibe (18) zusammenwirkt, welche die Lageröffnung des Gehäuses (3) unter Bildung eines axialen (22) und radialen Dichtspalts (21) mit geringem Laufspiel überdeckt und als Anlauffläche für den axial wirkenden Pofildichtring (19) dient, wobei die Scheibe (18) drehfest mit der Welle (1) verbunden ist, indem die Scheibe zwischen das benachbart zum Antriebselement angeordnete Wälzlager und den Wellenbund geklemmt ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (18) zwischen einem inneren Lagerring des Wälzlagers (4) und dem Wellenbund (9) geklemmt ist.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) die Scheibe (18) am Umfang axial mit geringem Spiel überdeckt.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (18) Bestandteil des Antriebelements ist.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Profildichtring (19) aus Polyurethan oder einem in bezug auf Herstellung und Verschleißfestigkeit vergleichbaren Werkstoff besteht und eine nach außen weisende Dichtlippe (23) hat.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebselement ein Ritzel (2) oder eine Riemenscheibe einstückig an der Welle (3) angeformt ist.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorstehender Bord (9) des Antriebselements als Wellenbund dient.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) zwischen den Wälzlagern (4,5) einen radial abgestuften Gehäusebund (7) aufweist, der einen Abstreifring (8) mit einer zum Gehäuseinneren weisenden, an der Welle (3) anliegenden Abstreiflippe (24) aufnimmt.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Wälzlager (4) eine Lebensdauer-Fettfüllung erhält.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche gekennzeichnet durch die Verwendung als Drehwerksantrieb für Hydraulikbagger mit einer senkrechten Einbaulage der Welle (1) und unten liegendem Antriebselement.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) eine Abtriebswelle ist und mit einem Planetenträger (13) einer Planetenstufe drehfest verbunden ist.
Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Sonnenrad (16) der Planetenstufe über ein Kugellager axial an der Welle (1) abstützt.