DE3600871A1 - Schmiermittel-foerdervorrichtung eines stirnraedergetriebes mit im getriebegehaeuse angeordneten pumpenkapselwaenden zur erzeugung eines foerderstromes an der stelle eines zahneingriffes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmiermittel-Förder­ vorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Derartige Fördervorrichtungen benötigen keine besondere Förderpumpe, sondern nutzen die Verdrängungswirkung des Zahneingriffes zweier Stirnräder zur pumpenartigen Bildung eines Förderstromes aus.

Bei einer bekannten Schmiermittel-Fördervorrichtung der eingangs genannten Art (US-PS 22 92 086) ist nur das Aus­ gangsrad zur Förderung von Schmiermittel aus der Vorrats­ kammer zur Stelle des Zahneingriffes mit dem im Durchmesser kleineren und mit seiner Drehachse so hoch über dem Gehäuse­ boden angeordneten Zwischenrades verwendet, daß die tiefste Stelle des Zahnkranzes des letzteren oberhalb der Drehachse des Ausgangsrades und auch noch oberhalb der Drehachse des den Antrieb bildenden und durch die Vorrichtung zu schmieren­ den Eingangsrades liegt. Das Ausgangsrad ist von einer zylin­ drischen Kapselwand umschlossen, welche - unmittelbar vom Gehäuseboden ausgehend - sich in beiden Umfangsrichtungen er­ streckt und jeweils mit beträchtlichem Bogenabstand von etwa dem Dreifachen einer Zahnteilung an zwei Stellen vor und nach dem Zahneingriff mit dem Zwischenrad endet. An dem im Vorwärts­ drehsinne vor dem Zahneingriff liegenden Ende der zylind­ rischen Pumpenkapselwand geht eine Ablaufrinne für aus den Zahnlücken austretendes Schmiermittel vorbei, die zu einer tiefer liegenden Eintrittsöffnung einer das Ein­ gangsrad umhüllenden Schmierkapsel führt. Diese Ablauf­ rinne ist nach oben bis zur höchsten Stelle des Zahnkranzes des Ausgangsrades verlängert und sammelt auch seitlich aus dem Zahneingriff mit dem Zwischenrad verdrängtes Schmiermittel auf, welches unter Umständen noch nach dem Austritt der Zähne aus der zylindrischen Kapselwand an den Zahnflanken haftet. Diese bekannte Fördervorrichtung arbeitet im Prinzip nur nach Art eines Schöpfwerkes, wobei auch besondere Maß­ nahmen zur seitlichen Kapselung der Zahnkränze nicht getroffen sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentli­ chen darin, bei einer Schmiermittel-Fördervorrichtung der ein­ gangs genannten Art unter Verbesserung der Pumpwirkung des Zahneingriffes ein schnelles Absenken des Schmiermittel-Standes in der Räderkammer beim Anfahren zu erzielen. Die erläuterte Aufgabe ist in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Fördervorrichtung nach der Erfindung zum Gegenstand.

Bei der Fördervorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, das Drucköl zu Lager und Kupplungen zu führen, die in Ge­ bieten liegen, in denen Spritzölschmierung nicht möglich ist.

Bei der Fördervorrichtung nach der Erfindung ist es ver­ hindert, daß tiefliegende Zahnräder Plantschverluste ver­ ursachen.

Bei der Fördervorrichtung nach der Erfindung ist ein Transport von Schmiermittel durch ein Getriebeteil - ins­ besondere ein Kühlrohr - ermöglicht, das die Wärme an die Luft abgeben kann.

Bei der Fördervorrichtung nach der Erfindung ist eine ge­ zielte Ölführung im Getriebe zur Verhinderung von Plantsch­ verlusten erreicht.

Bei der Fördervorrichtung nach der Erfindung erfolgt die Ölrückströmung derart gezielt, daß nur soviel Öl gefördert wird, wie zur Kühlung und Schmierung benötigt wird.

Bei der Fördervorrichtung nach der Erfindung werden die beiden untersten Zahnräder ungefähr von der tiefsten Stelle im Getriebe bis zum Wälzpunkt beider Räder ineinander im Verzahnungsbereich so abgedeckt, daß sie als Pumpe wirken können.

Im Bereich des Wälzpunktes ist ein Sammelraum vorgesehen, von dem eine Ölleitung abgehen kann.

Die Zuströmung zu den Zahnrädern erfolgt gedrosselt. Die Zuströmung erfolgt allein durch Schwerkraft, wodurch die Verzahnung nicht soviel fördert, wie anhand der Geometrie und der Drehzahl möglich wäre.

Bei der Fördervorrichtung nach der Erfindung wird der Ab­ weiseffekt der Zahnräder bei größerer Drehzahl ausgenutzt, um die Fördermenge zu begrenzen.

Bei der Fördervorrichtung nach der Erfindung wird das Sauggebiet der Zahnradpumpe, d.h. das Gebiet, in dem die Zahnräder auseinander laufen, so vom zurückströmenden Öl abgedeckt, daß kein Öl angesaugt werden kann, wodurch die Verluste reduziert sind.

Bei der Fördervorrichtung nach der Erfindung sind Ölführungen so angebracht, daß das rückfließende Öl nicht auf rotierende Teile, vor allem Zahnräder, spritzen kann.

Bei der Fördervorrichtung nach der Erfindung sind Ölrück­ führkanäle so ausgebildet, daß die Verweildauer des Öles im Getriebe außerhalb des Saugbereiches der Zahnradpumpe so groß ist, daß sich kleine Ölumlaufgeschwindigkeiten er­ geben.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles für ein Ver­ teilergetriebe eines Kraftfahrzeuges näher beschrieben. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 einen Teil eines Längsschnittes durch den unteren Getriebeteil eines Verteilergetriebes mit einer Schmiermittel-Fördervorrichtung nach der Erfindung nach Linie I-I von Fig. 2,

Fig. 2 einen Teil eines Querschnittes durch das Verteiler­ getriebe von Fig. 1 nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil eines Querschnittes durch das Verteiler­ getriebe von Fig. 1 nach Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Teil eines zweiten Längsschnittes durch das Verteilergetriebe von Fig. 1 nach Linie IV-IV von Fig. 2,

Fig. 5 einen Teil eines dritten Längsschnittes durch das Verteilergetriebe von Fig. 1 nach Linie V-V von Fig. 2, und

Fig. 6 einen Teil eines vierten Längsschnittes durch das Verteilergetriebe von Fig. 1 nach Linie VI-VI von Fig. 3.

In einem Getriebegehäuse 14 mit einem Gehäuseboden 12 a, b sind ein Eingangsrad 10, ein Ausgangsrad 7 und ein Zwischenrad 8 mit ihren Drehachsen 48, 15 und 22 parallel zueinander so an­ geordnet, daß von diesen drei Stirnzahnrädern die Drehachse 15 des Ausgangsrades 7 den kleinsten Abstand und die Drehachse 48 des Eingangsrades 10 den größten Abstand jeweils zum Gehäuse­ boden 12 a, b aufweisen - jedoch die tiefste Stelle 25 des Zahnkranzes 20 des mit Ein- und Ausgangsrad 10 und 7 kämmenden Zwischenrades 8 einen kleineren Abstand als die Drehachse 15 des Ausgangsrades 7 zum Gehäuseboden 12 a, b aufweist. Auch die tiefste Stelle 17 des Zahnkranzes 18 des Ausgangsrades 7 weist einen relativ kleinen Abstand zum Gehäuseboden 12 a, b auf wie der Zahnkranz 20 des Zwischenrades 8.

Das Getriebegehäuse 14 ist in einer zu den Drehachsen 15, 22, 48 senkrechten Trennebene 45-45 in eine vordere Gehäusehälfte 46 und eine hintere Gehäusehälfte 47 unterteilt.

Das Getriebegehäuse 14 ist weiterhin durch eine Trennwand 9 - die in beiden Gehäusehälften 46 und 47 ausgebildet ist - in eine durch den Gehäuseboden 12 a, b nach unten abge­ schlossene Schmiermittel-Vorratskammer 13 und eine die Stirnräder 7, 8 und 10 aufnehmende Räderkammer 11 a in der Gehäusehälfte 47 bzw. 11 b in der Gehäusehälfte 46 unter­ teilt.

Vom jeweiligen Gehäuseboden 12 a bzw. 12 b der beiden Ge­ häusehälften gehen rechte und linke Gehäuseseitenwände 36 a, b und 37 a, b nach oben ab, in welche die sich in ihrem Ver­ lauf den Außenkonturen der Zahnräder 7 und 10 anpassenden und mit ihrem Querschnitt parallel zu den Drehachsen 15, 22 und 48 liegende Trennwand 9 übergeht.

Die Trennebene 45-45 fällt annähernd mit den seitlichen Stirn­ flächen 49 und 50 des Ausgangsrades und des Zwischenrades 8 zusammen, welche den zugehörigen Zahnkranz 18 bzw. 20 in der einen Richtung ihrer Drehachse 15 bzw. 22 begrenzen.

Der in der hinteren Gehäusehälfte 47 liegende Teil der Trenn­ wand 9 ist jeweils im Bereich der tiefsten Stelle 17 bzw. 25 der Zahnkränze 18 und 20 mit einer Eintrittsöffnung 19 bzw. 26 versehen. Weiterhin ist die Trennwand 9 durch Verstärkung ihres Querschnittes zu einer zylindrischen Pumpenkapselwand 16 ausgebildet, die sich von der Eintrittsöffnung 19 aus im Vor­ wärtsdrehsinne 31 des Ausgangsrades 7 - also in Richtung auf die Stelle 21 des Zahneingriffes zwischen den Rädern 7 und 8 hin - erstreckt und sich dichtend an den Kopfkreis des Aus­ gangsrades 7 anschmiegt. Die Trennwand 9 ist mit einer wei­ teren zylindrischen Pumpenkapselwand 24 einteilig ausgebildet, welche von der anderen Eintrittsöffnung 26 ausgeht und sich im Vorwärtsdrehsinne 32 des Zwischenrades 8 auf den Zahnein­ griff 21 hin erstreckt sowie sich dichtend an den Kopfkreis dieses Zahnrades anschmiegt. Die beiden zylindrischen Pumpen­ kapselwände gehen an einer Stelle 51 mit halbkreisförmigem Übergang einteilig ineinander über, die vor dem Zahneingriff 21 liegt und Bestandteil einer Sammelvorrichtung 23 für durch den Zahneingriff 21 verdrängtes Schmiermittel ist.

Die Zahnkränze 18 und 20 sind sowohl an ihren Stirnflächen 49 und 50 als auch an den zugehörigen entgegengesetzten Stirn­ flächen 52 und 53 durch seitliche Pumpenkapselwände 27 und 28 bzw. 29 und 30 dichtend abgeschlossen, welche radial von der Trennwand 9 abgehen und an einer Stelle radial inner­ halb des jeweiligen Zahnkranzes axial weg in Richtung auf die Gehäusestirnwand 40 bzw. 41 ihrer zugehörigen Gehäuse­ hälfte 46 bzw. 47 verlaufen und in diese Stirnwand ein­ teilig übergehen.

In den Umfangsrichtungen erstrecken sich die seitlichen Pumpenkapselwände 28 und 30 der Gehäusehälfte 47 wiederum - ausgehend von der jeweiligen Eintrittsöffnung 19 bzw. 26 - im Vorwärtsdrehsinne 31 bzw. 32 bis zu einer in Nähe des Zahneingriffes 21 liegenden Stelle 54, an der sie einteilig ineinander übergehen.

Die seitlichen Pumpenkapselwände 27 und 29 der anderen Ge­ häusehälfte 46 sind annähernd spiegelbildlich zu den vor­ stehend beschriebenen Wänden 28 und 30 ausgebildet und wei­ sen mithin ebenfalls einen in Nähe des Zahneingriffes 21 liegenden einteiligen Übergang 55 auf.

In den zueinander einteiligen seitlichen Pumpenkapselwänden 27, 29 ist eine ausschließlich zu den Zahnkränzen 18, 20 hin offene taschenförmige Ausnehmung 33 vorgesehen, die sich zwischen den Übergängen 51 und 55 erstreckt.

In den zueinander einteiligen seitlichen Pumpenkapselwänden 28 und 30 der Gehäusehälfte 47 ist ebenfalls eine taschen­ förmige Ausnehmung 34 vorgesehen, die sowohl mit der Aus­ nehmung 33 im Bereich des Überganges 51 in Verbindung steht - also ebenfalls zu den Zahnkränzen 18, 20 offen ist - als auch durch einen Gehäusekanal 56 mit einem Schmiermittel-Aus­ gang 35 in der Gehäusehälfte 47 in offener Verbindung steht. Schließlich ist die Trennwand 9 noch mit einer in beiden Gehäusehälften 46 und 47 ausgebildeten Rücklauföffnung 38 versehen, in deren unterhalb der Zahnräder 8, 10 liegenden mittleren Bereich eine Trennkapsel 39 so feststehend ein­ gesetzt ist, daß das in Nähe dieser Rücklauföffnung 38 liegende Zwischenrad 8 - vor allem dessen Zahnkranz 20 - ge­ genüber einem Schmiermittel-Eingang 42 in der Gehäusehälfte 46 und gegenüber Schmiermittel-Eingängen 43 und 44 in der anderen Gehäusehälfte 47, die jeweils mit der Rücklauföffnung 38 kommunizieren, abgeschirmt ist.

Eine im Gehäuseboden 12 a der Gehäusekammer 47 vorgesehene Ablaßöffnung 57 ist im Betrieb verschlossen.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ergibt sich aus Vorstehendem ohne weiteres. Das über die Eintrittsöffnungen 19 und 26 zu den Zahnkränzen 18 und 20 gelangende Schmieröl wird in den Zahnlücken gekapselt und durch den Zahneingriff 21 seitlich in die Ausnehmungen 33 und 34 verdrängt. Das Schmiermittel fließt von hier über den Gehäusekanal 56 zum Schmiermittel- Ausgang 35. An letzteren ist eine Schmierölleitung anschließ­ bar, die zu den höher gelegenen Schmierstellen führt. Das von den Schmierstellen innerhalb des Getriebegehäuses 14 zurückfließende Schmieröl kann beispielsweise über die ge­ häuseinneren Eingänge 42 und 43 in die untere Vorratskammer 13 zurückströmen, ohne mit drehenden Getriebeteilen in Be­ rührung zu kommen.

Vom Förderstrom kann ein Teilstrom zu einem Ölkühler ab­ gezweigt sein, dessen Rücklauf mit dem Schmiermittel-Ein­ gang 44 verbunden werden kann.

Das Ausgangsrad 7 kann über eine Nebenantriebswelle mit dem Achsantrieb einer Vorderachse eines Kraftfahrzeuges in Antriebsverbindung gebracht werden.

Das Eingangsrad 10 kann über eine schaltbare Kupplung mit einem der drei Getriebeglieder eines zentralen Planeten­ räder-Ausgleichsgetriebes kuppelbar sein, von dem eines der beiden anderen Getriebeglieder mit der Ausgangswelle eines einem Antriebsmotor im Kraftfluß nachgeschalteten Wechsel­ getriebes und das dritte Getriebeglied mit einem zum Achs­ antrieb der Hinterachse des Kraftfahrzeuges führenden An­ triebsstrang verbunden sein können.

Die erfindungsgemäße Fördervorrichtung kann zur Schmierung der Kupplung des Eingangsrades und/oder benachbarter Getriebe­ teile verwendet sein.

Claims (5)

1. Schmiermittel-Fördervorrichtung eines Stirnräderge­ triebes mit einem Ausgangsrad, einem Zwischenrad und mit einem durch eine Trennwand in eine die Stirnräder auf­ nehmende Räderkammer und in eine von einem horizontalen Gehäuseboden nach unten abgeschlossene Schmiermittel-Vor­ ratskammer unterteilten Getriebegehäuse, und mit einer das mit seiner Drehachse einen kleineren Abstand zum Gehäuse­ boden aufweisende Ausgangsrad in Umfangsrichtung umschlie­ ßenden zylindrischen Pumpenkapselwand und einer im Bereich der tiefsten Stelle des Zahnkranzes des Ausgangsrades lie­ genden Eintrittsöffnung in der Trennwand sowie mit einer seitlich neben den Zahnkränzen im Bereich des Zahneingriffes zwischen Ausgangsrad und dem mit seiner Drehachse einen größeren Abstand zum Gehäuseboden aufweisenden Zwischenrad liegenden Sammelvorrichtung für durch den Zahneingriff aus den Zahnlücken seitlich verdrängtes Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (20) des Zwischenrades (8) sowohl einen kleineren Abstand zum Gehäuseboden (12 a, b) aufweist als die Drehachse (15) des Ausgangsrades (7) als auch von einer zylindrischen Pumpenkapselwand (24) umschlossen ist und die Trennwand (9) im Bereich der tiefsten Stelle (25) des Zahnkranzes (20) des Zwischenrades (8) eine weitere Ein­ trittsöffnung (26) aufweist, und daß die Zahnkränze (18, 20) des Ausgangsrades (7) und des Zwischenrades (8) beiderseits durch die Verzahnungen unmittelbar abdichtende seitliche Pumpenkapselwände (27 bis 30) abgeschlossen sind sowie die beiden zylindrischen Pumpenkapselwände (16 und 24) im Bereich der Sammelvorrichtung (23) dichtend aneinander stoßen und sich alle seitlichen Pumpenkapselwände (27 bis 30) in Umfangsrichtung ausschließlich zwischen der zugehörigen Eintrittsöffnung (19 bzw. 26) der Trennwand (9) und dem Zahneingriff (21) im jeweiligen Vorwärtsdrehsinne (31, 32) erstrecken.

2. Fördervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine seitliche Pumpenkapselwand (27 bzw. 28 bzw. 29 bzw. 30) eine taschenförmige Ausnehmung (33 bzw. 34) aufweist, die im Bereich des Zahneingriffes (21) liegt und an einen Schmiermittelausgang (35) des Getriebegehäuses (14) angeschlossen ist.

3. Fördervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (9) parallel zu den Drehachsen (15, 22) liegt und zumindest mit den zylindrischen Pumpenkapsel­ wänden (16, 24) einteilig ausgebildet ist.

4. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (9) sich zwischen zwei vom Gehäuseboden (12 a, b) nach oben abgehenden Gehäuseseitenwänden (36, 37) erstreckt und mit Ausnahme der Eintrittsöffnungen (19, 26) und einer weiteren, als Rücklauföffnung (38) verwendeten Öffnung in sich geschlossen ist,und daß im Bereich der Rücklauföffnung (38) eine Trennkapsel (39) im Getriebegehäuse (14) feststehend ge­ haltert ist, welche etwa U-förmig ausgebildet ist und den Zahnkranz (20) des Zwischenrades (8) gegenüber wenigstens einem in wenigstens einer der beiden vom Gehäuseboden (12) nach oben abgehenden Gehäusestirnwänden (40 bzw. 41) vorge­ sehenen Schmiermittel-Eingang (42 bzw. 43 bzw. 44) ab­ schirmt, welcher mit der Rücklauföffnung (38) kommuniziert.

5. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (14) durch eine zu den Drehachsen (15, 22) senkrechte Trennebene (45-45) in zwei Gehäuse­ hälften (46, 47) unterteilt ist und die die Zahnkränze (18, 20) jeweils in der einen Richtung der Drehachsen (15, 22) abschließenden Stirnflächen (49, 50) von Ausgangsrad (7) und Zwischenrad (8) wenigstens annähernd in der Trennebene (45-45) liegen.