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Dokumentenidentifikation DE102006006591A1 05.10.2006
Titel Zahnrad-Tragestruktur für einen Fahrantrieb für eine Baumaschine
Anmelder NTN Corp., Osaka, JP
Erfinder Hori, Michio, Kuwana, Mie, JP;
Nishiwaki, Hideshi, Kuwana, Mie, JP
Vertreter Böck, Tappe, Kirschner Rechtsanwälte Patentanwälte, 81479 München
DE-Anmeldedatum 13.02.2006
DE-Aktenzeichen 102006006591
Offenlegungstag 05.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.10.2006
IPC-Hauptklasse F16C 33/46(2006.01)A, F, I, 20060420, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Fahrantrieb (1) umfasst eine Antriebswelle (2), die mit einem Hydraulikmotor (nicht gezeigt) verbunden ist, Planetenzahnradeinrichtungen (3), (4) und (5), die eine Drehzahl von der Antriebswelle (2) reduzieren, eine Rotationstrommel (8), die drehbar von einem Gehäuse (7) mit Hilfe von Kegelrollenlagern (6) getragen wird, und ein Zahnrad (9), das an der Rotationstrommel (8) befestigt ist. Das Kegelrollenlager (6) umfasst einen inneren Ring, einen äußeren Ring, Kegelrollen, die zwischen dem inneren Ring und dem äußeren Ring angeordnet sind, und einen Rollenhalter, der den Abstand zwischen den Kegelrollen beibehält und aus einem Kunststoff hergestellt ist.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zahnrad-Tragestruktur eines Fahrtantriebs, der für eine Baumaschine und dergleichen verwendet wird.

Ein Fahrtantrieb, der für eine Baumaschine verwendet wird, ist in der japanischen, ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 10-176718 beschrieben.

Wie in 1 gezeigt ist, beschreibt das obige Dokument einen Fahrtantrieb 1, der eine Antriebswelle 2, die mit einem Hydraulikmotor (nicht gezeigt) verbunden ist, Planetengetriebeeinrichtungen 3, 4 und 5, die eine Drehzahl der Antriebswelle 2 reduzieren, eine Rotationstrommel 8, die drehbar von einem Gehäuse 7 mit Hilfe eines Lagers 6 getragen wird, und ein Zahnrad 9 aufweist, das an der Rotationstrommel 8 befestigt ist.

In vielen Fällen wird je nach dem Maschinengewicht ein Schrägkugellager oder ein Kegelrollenlager mit Rücken-an-Rücken-Anordnung für das Lager 6 verwendet, das den in dem obigen Dokument beschriebenen Fahrtantrieb 1 trägt. Das vorstehende Lager umfasst einen Rollenhalter, der im allgemeinen aus Metall hergestellt ist.

Da die Baumaschine, die den Fahrtantrieb 1 enthält, auf einem Platz umherfährt, der in vielen Fällen nicht in einem guten Zustand ist, ist das die Rotationstrommel 8 tragende Lager 6 unmittelbar einer großen Stoßbelastung ausgesetzt. Daher könnte die Lebensdauer des Lagers aufgrund einer Beschädigung des Rollenhalters herabgesetzt werden.

Zusätzlich könnte, da der Metallhalter Abriebstaub aufgrund der Reibung des sich drehenden Lagers erzeugt, der Abriebstaub dem Schmieröl beigemischt werden, um die Lebensdauer der Schmierung zu verkürzen, oder der Abriebstaub könnte eine Rolloberfläche des Rollelements beschädigen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zahnrad-Tragestruktur eines Fahrtantriebs für eine Baumaschine mit hoher Lebensdauer und hohem Wirkungsgrad bereitzustellen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Zahnrad-Tragestruktur eines Fahrtantriebs für eine Baumaschine eine Antriebswelle, ein Zahnrad, eine die Drehzahl reduzierende Einrichtung, um die Drehzahl der Antriebswelle zu reduzieren und sie auf das Zahnrad zu übertragen, und ein Kegelrollenlager, welches das Zahnrad trägt.

Das Kegelrollenlager ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen inneren Ring, einen äußeren Ring, Kegelrollen, die zwischen dem inneren Ring und dem äußeren Ring angeordnet sind, und einen Rollenhalter aus einem Kunstharz aufweist.

Wie oben beschrieben wurde, wird, wenn der Rollenhalter oder ein Führungsteil, der dem Rollenhalter entspricht, aus einem Kunstharz mit ausgezeichneter Schlagwiderstandsfähigkeit hergestellt ist, die Lebensdauer des Lagers verbessert. Zusätzlich kann, da das Lager einen Rollenhalter aus Kunstharz verwendet, der ein leichtes Gewicht und eine geringe Reibung hat, ein Verlust an Drehmoment zum Zeitpunkt der Drehung reduziert werden, so dass die Zahnrad-Tragestruktur des Fahrtantriebs für die Baumaschine einen hohen Wirkungsgrad hat.

Es ist bevorzugt, dass der Rollenhalter aus einem faserverstärkten Kunstharz, der ein Polyamid 66 und Glasfaser enthält, hergestellt ist, oder es ist bevorzugt, dass der Rollenhalter aus einem faserverstärkten Kunstharz hergestellt ist, der Polyamid 46 und Glasfaser enthält. Da der vorstehende, faserverstärkte Kunstharz ein geringes Gewicht hat und sehr stark ist, ist er als Haltermaterial geeignet, das in dem Lager verwendet wird, das ein Zahnrad des Fahrtantriebs für die Baumaschine trägt, welche die Stoßbelastung aufnimmt.

Ferner ist es bevorzugt, dass eine Taschenoberfläche eines Stegteils des Rollenhalters, der zwischen nebeneinander liegenden Taschen liegt, in denen die Kegelrolle aufgenommen ist, eine kurvenförmige Konfiguration hat, die in Kontakt mit einer Rolloberfläche der Kegelrolle kommen soll. Somit kann, da das Schmieröl nicht weggekratzt wird, das Schmierverhalten des Lagers verbessert werden.

Beispielsweise ist das Kegelrollenlager ein doppelreihiges Kegelrollenlager, in dem die Kegelrollen zwischen dem inneren Ring und dem äußeren Ring in doppelten Reihen angeordnet sind.

Zusätzlich ist das Kegelrollenlager ein Lager mit Rücken-an-Rücken-Anordnung, bei dem die seitlichen, einen kleinen Durchmesser aufweisenden Enden der Kegelrollen in rechten und linken Reihen zueinander entgegengesetzt liegen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da das Lager, das den Rollenhalter aus Kunstharz verwendet, der ein geringes Gewicht und eine geringe Reibung hat, vorgesehen ist, die Zahnrad-Tragestruktur des Fahrtantriebs der Baumaschine eine hohe Lebensdauer und einen hohen Wirkungsgrad haben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Fahrtantrieb für eine Baumaschine zeigt;

2 ist eine schematische Schnittdarstellung, die ein Kegelrollenlager gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

3 ist eine Schnittdarstellung, die eine Tasche eines Rollenhalters zeigt, der in einem doppelreihigen Kegelrollenlager gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

4 ist eine Darstellung, die ein Resultat eines Fall-Aufschlag-Tests zeigt, um einen Effekt der vorliegenden Erfindung zu bestätigen; und

5 ist eine Darstellung, welche die Rollenhalter-Abriebmenge zeigt, um einen Effekt der vorliegenden Erfindung zu bestätigen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Zahnrad-Tragestruktur eines Fahrtantriebs für eine Baumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.

Ein Fahrtantrieb 1 für eine Baumaschine, der in 1 gezeigt ist, umfasst eine Antriebswelle 2, die mit einem Hydraulik-Motor (nicht gezeigt) verbunden ist, Planetengetriebeeinrichtungen 3, 4 und 5 als Drehzahlreduzierungseinrichtungen, die eine Drehzahl von der Antriebswelle 2 reduzieren, eine Rotationstrommel 8, die drehbar von einem Gehäuse 7 mit Hilfe eines Lagers 6 gelagert ist, und ein Zahnrad 9, das an der Rotationstrommel 8 befestigt ist.

Die Planetengetriebeeinrichtungen 3, 4 und 5 umfassen Sonnenzahnräder 3a, 4a und 5a, interne Zahnräder 3b, 4b und 5b, die mit der Rotationstrommel 8 verbunden sind, und Planetenzahnräder 3e, 4e und 5e, die drehbar von den Planetenträgern 3d, 4d und 5d mit Hilfe von Kegelrollenlagern 3c, 4c und 5c zwischen den Sonnenzahnrädern 3a, 4a und 5a bzw. den internen Zahnrädern 3b, 4b und 5b getragen werden.

Zusätzlich sind der Planetenträger 3d und das Sonnenzahnrad 4a und der Planetenträger 4d und das Sonnenzahnrad 5a miteinander verbunden und werden synchron miteinander gedreht. Der Planetenträger 5d ist an dem Gehäuse 7 befestigt, um die Drehung des Planetenzahnrades 5e zu steuern.

Gemäß dem Fahrtantrieb 1 wird die Drehzahl von der Antriebswelle 2 durch die Planetenzahnradeinrichtungen 3, 4 und 5 in Stufen reduziert, und das Planetenzahnrad 5e der Planetenzahnradeinrichtung 5 wird so gesteuert, dass das Sonnenzahnrad 5a das interne Zahnrad 5b durch das Planetenzahrad 5e dreht. Als Resultat können die Rotationstrommel 8 und das Zahnrad 9 gemeinsam gedreht werden.

Wie in 2 gezeigt ist, wird als Lager 6, das den Fahrtantrieb 1 trägt, der die obige Konstruktion hat, ein Kegelrollenlager 11 verwendet, das einen inneren Ring 12, einen äußeren Ring 13 und eine Kegelrolle 14, die zwischen dem inneren Ring 12 und dem äußeren Ring 13 angeordnet ist, und einen Rollenhalter 15 aufweist, der einen Abstand zwischen den Kegelrollen 14 hält. Der Rollenhalter 15 oder ein Führungsteil, der ihm entspricht, ist aus einem Kunstharz hergestellt, das in Bezug auf Schlagwiderstandsfähigkeit überlegen ist, ein leichtes Gewicht und eine geringe Reibung hat.

In dieser Konstruktion hat, da die Schlagwiderstandsfähigkeit des Rollenhalters erheblich verbessert ist, das Kegelrollenlager 11 eine hohe Lebensdauer.

Zusätzlich wird das Kegelrollenlager 11, das die vorstehende Konstruktion hat, mit Öl geschmiert. Auch in diesem Fall wird, da die Reibung zwischen der Rolle und dem Rollenhalter durch die selbstschmierende Eigenschaft des Kunstharzes reduziert wird, eine Verschlechterung des Schmieröls aufgrund von Abriebstaub verhindert.

Ferner wird, wenn ein Kunstharz, das eine geringe Härte hat, verwendet wird, selbst dann, wenn Abriebstaub erzeugt wird, eine Rolloberfläche der Kegelrolle nicht beschädigt. Als Resultat kann das Kegelrollenlager eine hohe Lebensdauer und hohe Schmiereigenschaften bereitstehen.

Der Kunstharz-Rollenhalter 15 kann dieselbe Festigkeit wie die eines Metall-Rollenhalters liefern, wenn seine Dicke innerhalb eines Bereiches vergrößert wird, in dem er nicht in Kontakt mit den Umlaufebenen des inneren Rings 12 und des äußeren Rings 13 kommt.

Zusätzlich kann der Rollenhalter 15 aus einem faserverstärkten Kunstharz, das Polyamid 66 und Glasfaser enthält, oder einem glasfaserverstärkten Kunstharz, das Polyamid 46 und Glasfaser enthält, hergestellt sein. Da das glasfaserverstärkte Kunstharz ein leichtes Gewicht hat und stark ist, wird es in geeigneter Weise für das Rollenhaltermaterial verwendet, das in dem Lager benutzt wird, um das Zahnrad des Fahrtantriebs für die Baumaschine zu tragen, die eine Schlagbelastung empfängt.

Zusätzlich kann ein faserverstärktes Kunstharz, das Carbonfasern oder Borfasern statt der Glasfasern enthält, verwendet werden.

3 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A' in 2, die den Rollenhalter 15 zeigt. Gemäß 3 weist der Rollenhalter 15 einen Ringteil 15a und einen Stegteil 15b auf, der zwischen nebeneinander liegenden Taschen positioniert ist, in denen die Kegelrolle 14 aufgenommen wird. Eine Taschenoberfläche 15c des Stegteils 15b hat eine kurvenförmige Konfiguration, die mit der Rolloberfläche der Kegelrolle 14 in Kontakt kommen soll.

Da das Schmieröl der Rolloberfläche der Kegelrolle nicht weggekratzt wird, kann somit das Schmierverhalten des Lagers verbessert werden. Zusätzlich kann, da die Taschenoberfläche 15c eine kurvenförmige Konfiguration hat, eine Dicke des Stegteils 15b erhöht werden, so dass die Festigkeit des Rollenhalters verbessert wird. Ferner kann, wenn ein Verbindungsteil zwischen dem Ringteil 15a und dem Stegteil 15b schräg abgerundet ist, das Schmierverhalten des Kegelrollenlagers 11 ebenfalls verbessert werden.

Obwohl die Taschenoberfläche 15c des Rollenhalters 15 die kurvenförmige Konfiguration entlang der Rolloberfläche der Kegelrolle 14 in 3 hat, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses beschränkt, und sie kann eine gerade Konfiguration wie bei einem herkömmlichen Rollenhalter haben.

Zusätzlich ist, obwohl ein einreihiges Kegelrollenlager in dem obigen Ausführungsbeispiel gezeigt ist, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und ein doppelreihiges Kegelrollenlager kann verwendet werden. Obwohl es ein Lager mit Front-zu-Front-Anordnung sein kann, bei dem die seitlichen Enden mit großem Durchmesser der Kegelrollen einander gegenüberliegen, kann in diesem Fall, wenn es ein Lager mit Rücken-an-Rücken-Anordnung ist, bei dem die seitlichen Enden mit kleinem Durchmesser der Kegelrollen einander gegenüberliegen, der Abstand zwischen der Rotationsmittellinie des Lagers und einem Schnittpunkt einer Kontaktlinie der inneren und äußeren Ringe mit den Kegelrollen der rechten und linken Reihen vergrößert werden (was im folgenden als Abstand zwischen den Arbeitspunkten bezeichnet wird), so dass die radiale Steifigkeit verbessert werden kann.

Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung bei einem Kugellager mit tiefer Nut, einem Kugellager mit vier Kontaktpunkten, einem Schrägkugellager, einem Zylinderrollenlager, einem selbstausrichtenden Rollenlager und dergleichen statt auf das Kegelrollenlager angewendet werden.

Wenn das Kegelrollenlager 11, das die obige Konstruktion hat, für das Lager 6, das in 1 gezeigt ist, verwendet wird, hat, da der Drehmomentverlust zum Zeitpunkt der Drehung reduziert werden kann, die Zahnrad-Tragestruktur des Fahrtantriebs für die Baumaschine einen hohen Wirkungsgrad.

Als nächstes wurde ein Fall-Aufschlag-Test mit dem Kunstharz-Rollenhalter gemäß der vorliegenden Erfindung und an dem herkömmlichen Metall-Rollenhalter unter folgenden Bedingungen durchgeführt, und die Schlagwiderstandsfähigkeit von jedem Rollenhalter wurde überprüft. Sein Resultat ist in 4 gezeigt.

Fallhöhe: 80mm

Vibrationsbeschleunigung: 9800m/s2

Fallzyklus: 30zpm

Gemäß 4 war, während der herkömmliche Metall-Rollenhalter vor 100.000-maliger Wiederholung gebrochen war, der Kunstharz-Rollenhalter gemäß der vorliegenden Erfindung selbst nach 360.000 Wiederholungen nicht gebrochen. Somit wurde bestätigt, dass die Aufschlagwiderstandsfähigkeit des Kunstharz-Rollenhalters gemäß der vorliegenden Erfindung erheblich im Vergleich zu dem herkömmlichen Metall-Rollenhalter verbessert ist.

Ferner wurde ein Test durchgeführt, nachdem der Kunstharz-Rollenhalter gemäß der vorliegenden Erfindung und der herkömmliche Metall-Rollenhalter eine vorgegebene Anzahl von Malen gedreht worden sind, um die Abriebstaubmenge zu bestimmen. Die Testbedingung ist wie folgt, und sein Resultat ist in 5 gezeigt.

Drehzahl: 2215upm (maximale Drehzahl)

Radiale Last: 49 ± 9,8kN (10Hz)

Achsiale Last: 0 ± 14,7kN (1Hz)

Betriebszeit: 2120 Std.

Windgeschwindigkeit: 10m/s

Nach dem obigen Test wurden die Abriebstaubmenge des Kunstharz-Rollenhalters und des Metall-Rollenhalters gemessen, um festzustellen, dass sie 0,02Gew.% bei dem Kunstharz-Rollenhalter betrug, während sie 1,03Gew.% in dem Metall-Rollenhalter war.

Somit wurde bestätigt, dass die Abriebfestigkeit des Kunstharz-Rollenhalters gemäß der vorliegenden Erfindung erheblich im Vergleich zu dem herkömmlichen Metall-Rollenhalter verbessert war.

Obwohl die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen in dem Vorstehenden beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben gezeigten Ausführungsbeispiele begrenzt. Verschiedene Arten der Modifikationen und Abwandlungen können zu den gezeigten Ausführungsbeispielen innerhalb des gleichen oder eines entsprechenden Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden.

Die vorliegende Erfindung wird vorteilhafterweise auf das Kegelrollenlager angewendet, das den Rollenhalter hat.


Anspruch[de]
Zahnrad-Tragestruktur eines Fahrtantriebs für eine Baumaschine

umfassend:

eine Antriebswelle (2);

ein Zahnrad (9);

eine Drehzahl reduzierende Einrichtung, um eine Drehzahl von der Antriebswelle (2) zu reduzieren und sie auf das Zahnrad (9) zu übertragen; und

ein Kegelrollenlager (11), welches das Zahnrad (9) trägt,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Kegelrollenlager (11) einen inneren Ring (12), einen äußeren Ring (13), Kegelrollen (14), die zwischen dem inneren Ring (12) und dem äußeren Ring (13) angeordnet sind, und einen Rollenhalter (15) aufweist, der aus einem Kunstharz hergestellt ist.
Zahnrad-Tragestruktur des Fahrtantriebs für die Baumaschine gemäß Anspruch 1, worin der Rollenhalter (15) aus einem faserverstärkten Kunstharz hergestellt ist, das Polyamid (66) und Glasfaser enthält. Zahnrad-Tragestruktur des Fahrtantriebs für die Baumaschine gemäß Anspruch 1, worin der Rollenhalter (15) aus einem faserverstärkten Kunstharz hergestellt ist, das Polyamid (46) und Glasfaser enthält. Zahnrad-Tragestruktur des Fahrtantriebs für die Baumaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin eine Taschenoberfläche (15c) eines Stegteils (15b) des Rollenhalters (15), die zwischen nebeneinander liegenden Taschen positioniert ist, in denen die Kegelrolle (14) aufgenommen ist, eine kurvenförmige Konfiguration hat, die mit einer Rolloberfläche der Kegelrolle (14) in Kontakt kommen soll. Zahnrad-Tragestruktur des Fahrtantriebs für die Baumaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Kegelrollenlager ein doppelreihiges Kegelrollenlager ist, in dem die Kegelrollen zwischen dem inneren Ring und dem äußeren Ring in doppelten Reihen angeordnet sind. Zahnrad-Tragestruktur des Fahrtantriebs für die Baumaschine gemäß Anspruch 5, worin das Kegelrollenlager (11) ein Lager mit Rücken-an-Rücken-Anordnung ist, in dem die seitlichen Enden mit kleinem Durchmesser der Kegelrollen (14) in rechten und linken Reihen einander gegenüberliegen.






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