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Title:
ARRANGEMENT OF A TRANSMISSION AND OF AN ATTACHMENT MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/097913
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an arrangement of a transmission (1) and of an attachment module (4), wherein the transmission (1) has a drive shaft (3) with a central first axial bore (12) for the supply of lubricating oil, and the attachment module (4) has a connecting shaft (5) mounted on a housing by means of at least one rolling bearing (6), wherein the drive shaft (3) and the connecting shaft (5) are connected to one another in a rotationally conjoint manner by means of a spline connection (8), and wherein the lubricating oil supply to the spline connection (8) and to the at least one rolling bearing (6) takes place via the central first axial bore (12) of the drive shaft (3).

Inventors:
SCHELL OLIVER (DE)
HOFFMANN RAYK (DE)
KERKHOFF MAIK (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/071833
Publication Date:
July 26, 2012
Filing Date:
December 06, 2011
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
SCHELL OLIVER (DE)
HOFFMANN RAYK (DE)
KERKHOFF MAIK (DE)
International Classes:
F16H57/04
Foreign References:
US20050139401A12005-06-30
JP2007166802A2007-06-28
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1 . Anordnung eines Getriebes (1 ) und eines Anbaumoduls (4), wobei das Getriebe (1 ) eine Antriebswelle (3) mit einer zentralen ersten Axialbohrung (12) für die Zufuhr von Schmieröl und das Anbaumodul (4) eine gehäuseseitig über mindestens ein Wälzlager (6) gelagerte Anschlusswelle (5) aufweisen, wobei die Antriebswelle (3) und die Anschlusswelle (5) durch eine Steckverbindung (8) drehfest miteinander verbunden sind und wobei die Schmierölversorgung der Steckverbindung (8) und des mindestens einen Wälzlagers (6) über die zentrale erste Axialbohrung (12) der Antriebswelle (3) erfolgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierölversorgung eine Ölzufuhr (12, 15, 20, 21 ) über die Steckverbindung (8) bis zu dem mindestens einem Wälzlager (6) und einen Ölrücklauf (23, 24, 22, 25, 26) von dem mindestens einem Wälzlager (6) in die Antriebswelle (3) umfasst.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzufuhr zur Steckverbindung (8) eine von der ersten Axialbohrung (12) abzweigende erste Radialbohrung (15) umfasst.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Radialbohrung (15) als Drossel ausgebildet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 , 2, 3, oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzufuhr eine exzentrisch in der Anschlusswelle (5) angeordnete zweite Axialbohrung

(20) und eine von der zweiten Axialbohrung (20) abzweigende zweite Radialbohrung

(21 ) im Bereich des mindestens einen Wälzlagers (6) umfasst.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Axialbohrung (20) oder die zweite Radialbohrung (21 ) als Drossel ausgebildet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölrücklauf eine exzentrisch in der Anschlusswelle (5) angeordnete dritte Axialbohrung (22) umfasst.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wälzlager (6) in einem Druckraum (9) angeordnet ist, der nach außen durch Wel- lendichtelemente (10, 1 1 ) abgedichtet ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (9) über mindestens eine dritte Radialbohrung (23, 24) in der Anschlusswelle (5) mit der dritten Axialbohrung (22) in Strömungsverbindung steht.

10. Anordnung nach Anspruch 9, daduch gekennzeichnet, dass die radialen Erstreckungen der Radialbohrungen (21 , 23, 24) in der Anschlusswelle (5) im wesentlichen gleich lang sind.

1 1 . Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Axialbohrung (20) und die dritte Axialbohrung (22) im äußeren radialen Bereich der Anschlusswelle (5) vorgesehen sind.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ölrücklauf eine exzentrisch in der Antriebswelle (3) angeordnete vierte Axialbohrung (25) aufweist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der vierten Axialbohrung (25) eine vierte Radialbohrung (26) angeordnet ist, welche zu einem Ölab- fluss (27) führt.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung (8) als Mitnahmeprofil oder Mitnahmeverzahnung ausgebildet ist.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebswelle (3) und der Anschlusswelle (5) eine Trennstelle (18) angeordnet ist, in welcher eine Ölübergabe von der Antriebswelle (3) auf die Anschlusswelle (5) und umgekehrt stattfindet.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Trennstelle (18) ein Ölübergabeelement (19) angeordnet ist, welches stirnseitig in die Antriebswelle (3) einsetzbar ist und Übertrittsöffnungen (19a, 19b) für den Ölzulauf und den Ölrücklauf aufweist.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertrittsöffnung für den Ölrücklauf als exzentrisch angeordnete Durchgangsbohrung (19b) ausgebildet ist, welche die dritte und vierte Axialbohrung (22, 25) des Olrücklaufes verbindet.

Description:
Anordnung eines Getriebes und eines Anbaumoduls

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Getriebes und eines Anbaumoduls nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .

Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem betrifft die Ölversorgung eines Anbaumoduls, welches mit einem Grundgetriebe verbunden werden soll. Das Anbaumodul umfasst mindestens ein Wälzlager, welches geschmiert und gekühlt werden muss, sowie andere Schmierstellen, welche ebenfalls einer Ölversorgung bedürfen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Anordnung eines Getriebes und eines Anbaumoduls der eingangs genannten Art eine Schmierölversorgung des Anbaumoduls sicherzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Getriebe mit dem Anbaumodul über eine Steckverbindung verbunden ist und dass die Ölversorgung über eine zentrale Axialbohrung in der Antriebswelle erfolgt. Die Ölversorgung des Anbaumoduls ist damit an die Ölversorgung des Getriebes angeschlossen; es bedarf somit keiner zusätzlichen eigenen Ölversorgung des Anbaumoduls. Durch die Schmierölversorgung wird gleichzeitig eine Kühlung des mindestens einen Wälzlagers des Anbaumoduls erreicht.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schmierölversorgung einen Ölzulauf oder eine Ölzufuhr über die Steckverbindung bis zu dem mindestens einen Wälzlager und einen Ölrücklauf vom Wälzlager in die Antriebswelle des Getriebes. Somit sind keine zusätzlichen Ölleitungen erforderlich, da diese in die Antriebswelle des Getriebes und die Anschlusswelle des Anbaumoduls integriert sind.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zweigt von der zentralen ersten Axialbohrung eine erste Radialbohrung ab, welche das Schmieröl vor der Steckverbindung verteilt, sodass die Mitnahmeverzahnung hinreichend mit Schmieröl versorgt ist. Die Radialbohrung ist bevorzugt als Stufenbohrung ausgebildet. Damit wird eine Eingangsdrosselung im Ölzulauf erreicht.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in der Anschlusswelle eine exzentrisch angeordnete Axialbohrung und eine von dieser abzweigende Radialbohrung angeordnet, welche zu dem mindestens einen Wälzlager, insbesondere einem Kegelrollenlager führt. Auch hier ist die Radialbohrung bevorzugt als Stufenbohrung ausgebildet, um eine weitere Drosselung im Ölzulauf zu erreichen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine Wälzlager, vorzugsweise ein Kegelrollenlager in einem Druckraum angeordnet, welcher nach außen, d. h. zur Atmosphäre durch Wellendichtelemente abgedichtet ist. Bevorzugt werden Radialwellendichtringe verwendet. Der Dichtdruck der Wellendichtelemente bestimmt den maximalen Öldruck im Druckraum - anderenfalls würde das Öl ins Freie entweichen. Daher wird der eingangsseitig in der zentralen ersten Axialbohrung anstehende Öldruck stufenweise gedrosselt. Über die Querschnitte der Zulaufbohrun- gen wird die Strömungsgeschwindigkeit des Schmieröls eingestellt, damit eine hinreichende Kühlung des Wälzlagers sichergestellt ist.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Ölrücklauf eine exzentrisch in der Anschlusswelle angeordnete dritte Axialbohrung, welche mit zwei kurzen radialen Rücklaufbohrungen in Strömungsverbindung steht. Die Rücklaufboh- rungen weisen einen relativ großen Querschnitt und eine relativ geringe radiale Erstre- ckung auf, damit die durch die rotierenden Ölsäulen erzeugten Drücke im Rücklauf möglichst gering bleiben. Vorteilhafterweise kann der Eingangsbereich der radialen Rücklaufbohrungen erweitert sein, z. b. in Form von Ringnuten oder Anspiegelungen. Damit wird der zu überwindende Öldruck im Rücklauf reduziert.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die radialen Erstreckun- gen der Radialbohrungen der Anschlusswelle im wesentlichen gleich lang. Dadurch kann die Differenz der durch die rotierenden Ölsäulen in den Radialbohrungen erzeugten Drücke auf der Zufuhrseite bzw. auf der Rücklaufseite mögichst gering gehalten werden. Nach einer weiteren Ausführungsform sind die zweite und die dritte Axialbohrung in der Anschlusswelle im äußeren radialen Bereich vorgesehen. Dadurch können die damit verbundenen Radialbohrungen möglichst kurz gestaltet werden, wodurch der auf die Wellendichtelemente wirkende Druck nicht zu groß wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in der Antriebswelle eine vierte Axialbohrung angeordnet, welche fluchtend zur dritten Axialbohrung in der Anschlusswelle angeordnet ist. Daraus ergibt sich der Vorteil eines geringen Druckabfalls im Rücklauf.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Stirnseite der Antriebswelle und der Anschlusswelle eine Trennstelle angeordnet, in deren Bereich ein Olübergabeelement in die Stirnseite der Antriebswelle eingesetzt und abgedichtet ist. Durch das Olübergabeelement werden der zulaufende Ölstrom und der rücklaufende Ölstrom getrennt und von der Antriebswelle in die Anschlusswelle und umgekehrt von der Anschlusswelle in die Antriebswelle geleitet. Das Olübergabeelement weist hierfür zwei Übergabestellen auf, nämlich einerseits eine Aussparung für den Öl- vorlauf und andererseits eine Aussparung für den Ölrücklauf, beispielsweise eine Durchgangsbohrung, welche eine geradlinige und damit widerstandsarme Verbindung zwischen Axialbohrungen in der Anschlusswelle und der Antriebswelle bildet. Damit wird der Druckabfall im Rücklauf relativ gering gehalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können.

Die einzige Figur zeigt einen Teil eines Grundgetriebes 1 , welches eine in einem Getriebegehäuse 2 gelagerte Antriebswelle 3 aufweist. Ein Anbaumodul 4 weist eine Anschlusswelle 5 auf, welche über ein aus zwei Kegelrollenlagern 6 gebildetes Wälzlager in einem Modulgehäuse 7 gelagert ist. Die Anschlusswelle 5 ist mit der Antriebswelle 3 des Grundgetriebes 1 über eine Steckverbindung 8, ausgebildet als Mitnahmeverzahnung, drehfest verbunden. Die Kegelrollenlager 6 sind in einem Druckraum 9 angeordnet, welcher durch als Radialwellendichtringe 10, 1 1 ausgebildete Wellendichtelemente nach außen abgedichtet ist. Die Schmierölversorgung des Anbaumoduls 4 erfolgt durch das Schmierölsystem des Grundgetriebes 1 , wobei die Schmierölversorgung eine vom Grundgetriebe 1 ausgehende Ölzufuhr und einen vom Anbaumodul 4 zum Grundgetriebe 1 zurückführenden Ölrücklauf umfasst. Die Antriebswelle 3 des Grundgetriebes 1 weist eine zentral angeordnete Axialbohrung 12 auf, im Folgenden auch als erste Axialbohrung 12 bezeichnet. Die erste Axialbohrung 12 wird über zwei in der Antriebswelle 3 angeordnete radiale Zuführbohrungen 13, 14 von einer nicht dargestellten Schmierölquelle mit Drucköl versorgt. Über die beiden Zuführbohrungen 13, 14 werden einerseits das Grundgetriebe 1 , dargestellt durch einen Strömungspfeil G, und andererseits das Anbaumodul 4, dargestellt durch einen Strömungspfeil Z (Zufuhr) in der ersten Axialbohrung 12, mit Schmieröl versorgt. In Strömungsrichtung gemäß Pfeil Z ist vor der Mitnahmeverzahnung 8 eine erste Radialbohrung 15 angeordnet, welche die erste Axialbohrung 12 mit einem vor der Mitnahmeverzahnung 8 angeordneten Ringspalt 16 verbindet. Die erste Radialbohrung 15 ist als Stufenbohrung ausgebildet, um eine Drosselwirkung zu erzielen. In Strömungsrichtung hinter der Mitnahmeverzahnung 8 ist ein weiterer erweiterter Ringspalt 17 angeordnet, in welchem sich das aus der Steckverbindung 8 austretende Öl verteilt. Der Ringspalt 17 geht stirnseitig über in eine Trennstelle 18, welche sich zwischen der Stirnfläche der Antriebswelle 3 und der Anschlusswelle 5 befindet. Im Bereich der Trennstelle 18 ist ein Ölübergabeelement 19 angeordnet, welches in eine stirnseitig angeordnet Stufenbohrung der Antriebswelle 3 eingesetzt ist. Im Fall einer hier nicht dargestellten ersten Axialbohrung 12 bis zum Ölübergabeelement 19 übernimmt das Ölübergabeelement 19 eine zusätzliche Abdichtungsfunktion der ersten Axialbohrung 12 gegenüber den weiteren Axialbohrungen 20, 22 und 25. Das Ölübergabeelement 19 weist eine in der Zeichnung oben angeordnete Aussparung 19a für den Ölzu- lauf und eine in der Zeichnung unten angeordnete Durchgangsbohrung 19b für den Ölrücklauf auf. Das Ölübergabeelement 19 ist umfangsseitig gegenüber der Antriebs- und der Anschlusswelle 3, 5 abgedichtet, z. B. durch O-Ringe und kann ein geringes Axialspiel aufweisen. In der Anschlusswelle 5 ist eine exzentrisch zur Mittelachse angeordnete zweite Axialbohrung 20 angeordnet, welche mit der Aussparung 19a und dem erweiterten Ringspalt 17 in Strömungsverbindung steht. Am Ende der zweiten Axialbohrung 20 zweigt eine zweite Radialbohrung 21 ab, welche in den Bereich zwischen den Kegelrollenlagern 6 führt. Die zweite Radialbohrung 21 ist wie die erste Radialbohrung 15 als Stufenbohrung ausgebildet, um eine weitere Drosselung zu bewirken. Auch die zweite Axialbohrung 20 kann mit einer Stufenbohrung versehen sein, um eine entsprechende Drosselung zu erreichen. In der Anschlusswelle 5 ist eine weitere exzentrisch zur Mittellinie angeordnete Axialbohrung 22 mit einem Strömungspfeil R (Rücklauf) angeordnet, im Folgenden auch als dritte Axialbohrung 22 bezeichnet. Die dritte Axialbohrung 22 ist über zwei benachbart zu den Kegelrollenlagern 6 angeordnete dritte und vierte Radialbohrungen 23, 24 mit dem Druckraum 9 verbunden. Die dritte und vierte Radialbohrung 23, 24 sind als Rücklaufbohrungen ausgebildet und weisen einen erweiterten Eintrittsquerschnitt in Form von Ringnuten 23a, 24a auf, sodass sich relativ kurze rotierende Ölsäulen ergeben. In der Antriebswelle 3 ist eine exzentrisch zur Mittellinie angeordnete Axialbohrung 25 angeordnet, im Folgenden auch als vierte Axialbohrung 25 bezeichnet, welche fluchtend zur dritten Axialbohrung 22 und der Durchgangsbohrung 19b im Ölübergabeelement 19 angeordnet ist. Durch das Anbringen eines ringförmigen Einstichs an der stirnseitig angeordneten Stufenbohrung der Antriebswelle 3, der mit der vierten Axialbohrung 25 in Verbindung steht, wird eine sichere Übergabe des Öls vom Ölübergabeelement 19 zur vierten Axialbohrung 25 gewährleistet . Die vierte Axialbohrung 25 geht endseitig in eine fünfte Radialbohrung 26 über, welche in einen Ölabfluss 27 führt. Der Ölzulauf (Strömungspfeil Z) umfasst somit die erste Axialbohrung 12, die erste Radialbohrung 15, den Bereich der Mitnahmeverzahnung 8, die zweite Axialbohrung 20 und die zweite Radialbohrung 21 , welche in den Bereich zwischen den Kegelrollenlagern 6 führt. Von dort aus verteilt sich das Öl beidseitig über die Kegelrollenlager 6 in den Druckraum 9, der durch die beiden Radialwel- lendichtringe 10, 1 1 nach außen abgedichtet ist. Der maximale Öldruck, der im Druckraum 9 auftreten darf, wird durch den Dichtdruck der Radialwellendichtringe 10, 1 1 bestimmt. Daher erfolgt im Ölzulauf eine stufenweise Drosselung des Öldruckes über die beiden Radialstufenbohrungen 15, 21 . Der Ölrücklauf (Strömungspfeil R) vom Druckraum 9 umfasst die dritte und vierte Radialbohrung 23, 24, die dritte Axialbohrung 22, die vierte Axialbohrung 25 sowie die fünfte Radialbohrung 26. Der Druckabfall im Rücklauf ist im Vergleich zum Vorlauf relativ gering, was durch kurze Radialbohrungen 23, 24 und die durchgehenden Axialbohrungen 22, 19b, 25 erreicht wird. Die radiale Abflussbohrung 26 ist dagegen relativ lang bemessen, um eine Sogwirkung aufgrund der vergrößerten radialen Ausprägung der rotierenden Ölsäulen für den Abzug des

Schmieröls zu erreichen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine Entfeinerung von Fertigungstoleranzen ermöglicht. So sind spezielle Winkelausrichtungen des Mitnahmeprofils zu den Ölbohrungen beispielsweise nicht erforderlich. Zudem ergibt sich eine erleicherte Montage, da das Olübergabeelement 19 und die Wellen 3, 5 nicht rotatorisch ausgerichtet werden müssen.

Bezuqszeichen

Grundgetriebe

Getriebegehäuse

Antriebswelle

Anbaumodul

Anschlusswelle

Wälzlager

Modulgehäuse

Steckverbindung

Druckraum

Wellendichtring

Wellendichtring

erste Axialbohrung (zentral)

Zuführbohrung

Zuführbohrung

erste Radialbohrung

Ringspalt

Ringspalt

Trennstelle

Ölübergabeelement

a Aussparung

b Durchgangsbohrung

zweite Axialbohrung

zweite Radialbohrung

dritte Axialbohrung

dritte Radialbohrung

a Ringnut

vierte Radialbohrung

a Ringnut

vierte Axialbohrung fünfte Radialbohrung Ölabfluss

Strömungspfeil (Zulauf) Strömungspfeil (Rücklauf)