AT519748B1

AT519748B1 - Gehäuse

Info

Publication number: AT519748B1
Application number: ATA50930/2017A
Authority: AT
Original assignee: Avl Commercial Driveline & Tractor Eng Gmbh
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2018-10-15
Also published as: AT519748A4; WO2019084585A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse (1), insbesondere Getriebegehäuse, mit einem Ölraum (2) und zumindest einem in dem Ölraum (2) drehend angeordneten Bauteil (4), wobei der Bauteil (4) zumindest teilweise von einer gehäusefesten Abschirmung (5) umgeben ist, welcher einen den Bauteil (4) aufnehmenden Hohlraum (7) aufspannt, und wobei der Hohlraum (7) vom Ölraum (2) durch die Abschirmung (5) getrennt ist. Um den Rotationswiderstand von zumindest teilweise in Öl rotierenden Bauteilen (4) zu verringern, ist vorgesehen, dass die Abschirmung (5) zumindest einen Zuführbereich (10) aufweist, welcher mit einer Zuführleitung (11) für Luft oder Gas verbunden ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Gehäuse, insbesondere Getriebegehäuse, mit einem Ölraum und zumindest einem in dem Ölraum drehend angeordneten Bauteil, wobei der Bauteil zumindest teilweise von einem gehäusefesten Mantel umgeben ist, welcher einen den Bauteil aufnehmenden Hohlraum aufspannt, und wobei der Hohlraum vom Ölraum durch den Mantel getrennt ist.

[0002] Um Planschverluste durch in einem Getriebegehäuse rotierende Bauteile zu vermeiden, ist es bekannt zentrisch zum drehenden Bauteil gehäusefeste Abschirmbleche anzuordnen. Die Abschirmbleche erleichtern das Abschleudern des von den rotierenden Bauteilen mitgenommenen überschüssigen Öls und vermindern gleichzeitig das Nachströmen des Öls zum Bauteil. Abschirmbleche sind besonders bei niedrigem Ölniveau wirksam. Ein weiterer positiver Effekt bei Verwendung von Abschirmblechen ist, dass durch das rotierende Öl im Spaltbereich zwischen Bauteil und Abschirmblech das Öl lokal erwärmt wird, wodurch dessen Viskosität sowie auch der Rotationswiderstand und somit die Planschverluste abnehmen. Generell führt erhöhte Ölerwärmung aber auch dazu, dass die Alterung des Öles zu- und dessen Schmierfähigkeit abnimmt. Die Verwendung von Abschirmblechen bzw. Abschirmgehäusen um drehende Bauteile ist beispielsweise aus den Veröffentlichungen EP 2 594 826 A1, EP 1 635 090 A2, US 2017 102 065 A1, DE 10 2013 202 594 A1, DE 10 2011 003 221 A1, DE 10 2010 004 222 A1 bekannt.

[0003] Speziell bei sehr tief unterhalb des Ölniveaus angeordneten drehenden Teilen sind herkömmliche Einrichtungen zum Freischleudern der Bauteile nicht mehr funktionstüchtig, da zu viel Öl nachströmen kann und gleichzeitig zu wenig Öl verdrängt werden kann.

[0004] Weiters ist es bekannt, die Planschverluste zwischen dem drehenden Bauteil und den Abschirmblechen durch Verwenden eines Öls mit niedriger Viskosität sowie durch Absenken des Ölniveaus im Gehäuse generell zu reduzieren.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und bei einem Gehäuse der eingangs genannten Art den Rotationswiderstand von zumindest teilweise in Öl rotierenden Bauteilen zu verringern.

[0006] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Abschirmung zumindest einen Zuführbereich aufweist, welcher mit einer Zuführleitung für Luft oder Gas verbunden ist.

[0007] Über die Zuführleitung und den Zuführbereich wird Luft oder Gas in den Hohlraum, insbesondere in den im Wesentlichen ringförmigen umlaufenden Spalt zwischen dem rotierenden Bauteil und der Abschirmung gefördert. Vorteilhafterweise wird die Luft bzw. das Gas ausschließlich in den Spalt zwischen Bauteil und Abschirmung eingebracht, um einem möglichen Einschluss von Luft- bzw. Gasblasen im Bereich der Ansaugung der Ölpumpe entgegenzuwirken.

[0008] Durch die in den Spalt zwischen dem Bauteil und der Abschirmung eingebrachte Luft bzw. das eingebrachte Gas wird der Widerstand zwischen dem rotierenden Bauteil und der Abschirmung zu Folge des dort vorhandenen Öls reduziert und mit sehr wenig Aufwand eine Reduktion der Planschverluste erreicht. Somit kann ein ähnlicher Effekt wie beim Einsatz eines dünnflüssigeren Öles erzielt werden.

[0009] Günstigerweise erstreckt sich in einer Ausführungsvariante die Abschirmung im Wesentlichen über den gesamten Umfang des rotierenden Bauteiles, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die Abschirmung im Wesentlichen rotationssymmetrisch geformt und vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildet ist. Die Abschirmung sollte sich dabei auch über die Länge des Bauteils erstrecken, welcher - ohne Abschirmung - in den Ölsumpf eintauchen würde.

[0010] Die beispielsweise durch ein Blech gebildete Abschirmung erstreckt sich mit definiertem Abstand um den rotierenden Bauteil. Dieser definierte Abstand hat wesentlichen Einfluss auf die funktionelle Wirkung des „Freischleuderns“ des sich drehenden Bauteiles. Die Abschirmung ist dabei - bis auf eventuelle genau definierte Öleintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen -gegenüber dem im Ölraum vorhandenen umgebenden Öl möglichst dicht ausgeführt, um ein zu starkes Zuströmen von Öl sowie eine unbeabsichtigte mögliche Luftbeimengung in den Ölsumpf zu vermeiden.

[0011] Die Förderung der Luft oder des Gases in den Hohlraum kann beispielsweise über eine externe oder interne Fördereinrichtung erfolgen. Eine externe Fördereinrichtung kann beispielsweise eine Luftpumpe oder ein Kompressor oder eine andere Druckquelle, beispielsweise Druckluftbehälter- oder Gasbehälter, sein.

[0012] In einer konstruktiv einfachen Ausführungsvariante der Erfindung mit geringer Anzahl an Bauteilen ist vorgesehen, dass die Förderung der Luft in den Hohlraum über eine interne Fördereinrichtung erfolgt, welche durch den rotierenden Bauteil und die Abschirmung gebildet ist, wobei vorzugsweise der rotierende Bauteil als schaufelloser Pumpenrotor ausgebildet ist und die Abschirmung als Pumpengehäuse fungiert. Derartige nach dem hydrodynamischen Prinzip arbeitende Fördereinrichtungen mit schaufellosen Pumpenrotoren mit einer zylindrischen Oberfläche mit definierter Rauhigkeit sind auch unter den Bezeichnungen Scherkraftpumpen (shear force pumps), Reibungspumpen, Scheibenläuferpumpen oder Teslapumpen bekannt, siehe beispielsweise DE 24 28 932 A1, DE 739 123 C, DE 720 485 C, DE 603 418 A.

[0013] In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Abschirmung exzentrisch bezüglich des rotierenden Bauteils angeordnet ist, wobei vorzugsweise ein zwischen Abschirmung und Bauteil definiertes Spaltmaß im Eintrittsbereich geringer ist, als im Austrittsbereich. Die exzentrische Anordnung der Abschirmung bewirkt über den Umfang unterschiedliche Verhältnisse der Strömungsgeschwindigkeiten. Der kleine radiale Spalt zwischen dem Bauteil und der Abschirmung im Eintrittsbereich verursacht hohe Strömungsgeschwindigkeiten im Spalt und eine negative Druckdifferenz und somit eine gute Saugwirkung. Zum Ansaugen der Luft sollte die Eintrittsöffnung der Zuführleitung vorzugsweise über dem maximalen Ölniveau des Ölraumes - geschützt von Spritzöl - angeordnet sein.

[0014] Die Abschirmung weist in einer Ausführung der Erfindung zumindest einen Abführbereich auf, welcher mit einer Abführleitung verbunden ist. Dies ermöglicht einen definierten Austritt der zugeführten Luft bzw. des zugeführten Gases. Um ein Aufschäumen des Öles durch die austretende Luft bzw. das austretende Gas zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die Abführleitung zumindest eine an einer definierten Stelle in das Gehäuse mündende Austrittsöffnung aufweist, welche vorzugsweise über dem maximalen Ölniveau des Ölraumes angeordnet ist.

[0015] Zusätzlich oder stattdessen kann auch vorgesehen sein, dass zumindest eine weitere Austrittsöffnung knapp unter dem maximalen Ölniveau des Ölraumes angeordnet ist. In jedem Fall sollte die Ansaugposition der Ölpumpe an einer ölberuhigten Stelle des Gehäuses vorgesehen sein.

[0016] Eine Ausführungsvariante sieht vor, dass die Abschirmung im Zuführbereich einen -vorzugsweise sich in Strömungsrichtung trichterförmig erweiternden - Zuführteil aufweist, wobei vorzugsweise der Zuführteil zumindest eine mit dem Ölraum kommunizierende erste Öleintrittsöffnung aufweist.

[0017] Alternativ oder zusätzlich kann in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Zuführleitung zumindest ein mit dem Ölraum kommunizierende zweit Öleintrittsöffnung aufweist.

[0018] Die Öleintrittsöffnungen dienen dazu, um dosiert Öl dem Hohlraum zuzuführen. Die Öleintrittsöffnungen weisen dabei einen genau definierten Querschnitt auf.

[0019] Durch den sich vorzugsweise trichterförmig in Strömungsrichtung erweiternden Zuführteil kann Luft und Öl bzw. ein Öl-Luft-Gemisch unterhalb des Ölniveaus im Ölraum nach unten in den Spalt zwischen dem Bauteil und der Abschirmung angesaugt werden. Abhängig vom eingestellten Öl-Luft-Verhältnis des angesaugten Öl-Luft-Gemisches kann ein hoher Ölaustausch im Spalt erreicht werden.

[0020] In weiterer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abschirmung im Abfuhrbereich einen - vorzugsweise sich trichterförmig verengenden - Abführteil aufweist. Der Abführteil kann zumindest eine mit dem Ölraum kommunizierende Austrittsöffnung für das Öl bzw. das Öl/Luftgemisch aufweisen.

[0021] In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zuführbereich und der Abführbereich - vorzugsweise etwa diametral - gegenüberliegend bezüglich der Rotationsachse des Bauteils angeordnet sind, wobei besonders vorzugsweise der Zuführbereich und der Abführbereich im Bereich einer die Rotationsachse des Bauteils beinhaltenden horizontalen Ebene angeordnet sind. Es ist aber auch eine andere Anordnung der Zuführ- und Abführbereiche möglich.

[0022] In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abschirmung in ihrem geodätisch höchsten Bereich zumindest eine Entlüftungsöffnung aufweist. Über die Entlüftungsöffnung kann Luft nach oben aus dem Hohlraum entweichen und eine Behinderung der Pumpwirkung durch eingeschlossene Luft vermieden werden.

[0023] Die Erfindung wird im Folgenden an Hand des in den nicht einschränkenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigen [0024] Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Gehäuse samt rotierendem Bauteil und Abschirmung in einem Querschnitt, [0025] Fig. 2 den Bauteil samt Abschirmung aus Fig. 1 im Querschnitt und [0026] Fig. 3 den Bauteil samt Abschirmung in einer Schrägansicht.

[0027] Das Gehäuse 1, beispielsweise ein Getriebegehäuse, weist einen Ölraum 2 (Ölsumpf) auf, welcher Öl, insbesondere Schmieröl, bis zu einem definierten maximalen Ölniveau 3 aufnimmt.

[0028] Im Ölraum 2 des Gehäuses 1 ist ein rotierender Bauteil 4, beispielsweise eine Welle mit zumindest einer Kupplung und/oder zumindest einem Zahnrad, drehbar gelagert. Der Bauteil 4 ist von einer im Wesentlichen zylindrischen Abschirmung 5 - beispielsweise aus Blech - umgeben, welche fest über eine Fixierung 6 mit dem Gehäuse 1 verbunden ist und einen Hohlraum 7 aufspannt, in dem der Bauteil 4 drehend angeordnet ist. Zwischen dem beispielsweise im Wesentlichen zylindrischen Bauteil 4 und der Abschirmung 5 ist ein im Wesentlichen ringförmiger engen Spalt 8 ausgebildet. Die Abschirmung 5 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch geformt und beispielsweise als Hohlzylinder ausgebildet.

[0029] Die beispielsweise aus Stahlblech oder Aluminiumblech bestehende Abschirmung 5 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Zuführbereich 10 einen sich trichterförmig in Strömungsrichtung P der einströmenden Luft oder des einströmenden Gases erweiternden Zuführteil 9 auf. Der vorzugsweise trichterförmig geformte Zuführteil 9 ist im Bereich seines verengten Trichterhalses 9a mit einer Zuführleitung 11 für Luft oder Gas verbunden, wobei die Zuführleitung 11 in den Zuführteil 9 einmündet. Die Zuführleitung 11 ist als Steigleitung ausgebildet und weist im Bereich des dem Zuführteil 9 abgewandten Endes eine Eintrittsöffnung 12 für Luft oder Gas auf, welche über der maximalen Ölniveau 3 des Ölraumes 2 angeordnet ist. Im Bereich des dem Bauteil 4 abgewandten verengten Trichterhalses 9a weist der Zuführteil 9 eine mit dem Ölraum 2 kommunizierende erste Öleintrittsöffnung 13 auf. Weiters weist im dargestellten Ausführungsbeispiel die Zuführleitung 11 zumindest eine mit dem Ölraum 2 kommunizierende zweite Öleintrittsöffnung 14 auf.

[0030] Bezüglich der Rotationsachse 4a des Bauteils etwa diametral gegenüberliegend zum Zuführbereich 10 weist die Abschirmung 5 einen Abführbereich 15 auf, welcher mit einer ebenfalls als Steigleitung ausgebildeten Abführleitung 16 verbunden ist. Der Zuführbereich 10 und der Abführbereich 15 sind beispielsweise im Bereich einer die Rotationsachse 4a des Bauteils 4 beinhaltenden horizontalen Ebene ε angeordnet.

[0031] Im Bereich eines der Abschirmung 5 abgewandten oberen Endes ist die Abführleitung 16 mit einer ersten Austrittsöffnung 17 versehen, welche über dem maximalen Ölniveau 3 des Ölraumes 2 positioniert ist. Im Beispiel weist die Abführleitung 16 weiters zumindest eine zweite Austrittsöffnung 18 auf, welche unterhalb des maximalen Ölniveaus 3 liegt.

[0032] Die Abschirmung 5 weist im Abfuhrbereich 15 einen Abführteil 19 auf, welcher sich in Strömungsrichtung P der darin strömenden Luft bzw. des darin strömenden Öl-Luftgemisches trichterförmig verengt. Der Abführteil 19 ist mit zumindest einer mit dem Ölraum 2 kommunizierenden dritten Austrittsöffnung 20 versehen. Weiters ist im Ausführungsbeispiel an der höchsten Stelle der Abschirmung 5 eine Entlüftungsöffnung 22 vorgesehen.

[0033] Im Ausführungsbeispiel ist die Abschirmung 5 exzentrisch bezüglich des rotierenden Bauteils 4 angeordnet, wobei ein zwischen Abschirmung 5 und Bauteil 4 definiertes Spaltmaß S des Spaltes 8 im Zuführbereich 10 geringer ist, als im Bereich der Abführbereich 15. Bei Drehung des Bauteiles 4 kommt es durch die Oberflächenrauheit des Bauteils 4 zu einer Druckdifferenz zwischen dem Zuführbereich 10 und dem Abführbereich 15, wodurch der Bauteil 4 als eine interne Fördereinrichtung 21 fungiert. Der Pumpeffekt kann durch gezielte Oberflächengestaltung des äußeren Mantels des Bauteiles 4, beispielsweise durch in axialer Richtung angeordnete Schlitze 23, Vorsprünge oder dergleichen, erhöht werden.

Claims

Patentansprüche

1. Gehäuse (1), insbesondere Getriebegehäuse, mit einem Ölraum (2) und zumindest einem in dem Ölraum (2) drehend angeordneten Bauteil (4), wobei der Bauteil (4) zumindest teilweise von einer gehäusefesten Abschirmung (5) umgeben ist, welcher einen den Bauteil (4) aufnehmenden Hohlraum (7) aufspannt, und wobei der Hohlraum (7) vom Ölraum (2) durch die Abschirmung (5) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (5) zumindest einen Zuführbereich (10) aufweist, welcher mit einer Zuführleitung (11) für Luft oder Gas verbunden ist.
2. Gehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (11) zumindest eine Eintrittsöffnung (12) für Luft oder Gas aufweist, welche vorzugsweise über einem maximalen Ölniveau (3) des Ölraumes (2) angeordnet ist.
3. Gehäuse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (5) zumindest einen Abführbereich (22, 15) aufweist, welche vorzugsweise mit einer Abführleitung (16) verbunden ist.
4. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführleitung (16) zumindest eine Austrittsöffnung (17, 18) aufweist.
5. Gehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Austrittsöffnung (17) über dem maximalen Ölniveau (3) des Ölraumes (2) angeordnet ist.
6. Gehäuse (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Austrittsöffnung (18) unter dem maximalen Ölniveau (3) des Ölraumes (2) angeordnet ist.
7. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (5) im Zuführbereich (10) einen - vorzugsweise sich trichterförmig erweiternden - Zuführteil (9) aufweist, wobei vorzugsweise der Zuführteil (9) zumindest eine mit dem Ölraum (2) kommunizierende erste Öleintrittsöffnung (13) aufweist.
8. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (11) zumindest eine mit dem Ölraum (2) kommunizierende zweite Öleintrittsöffnung (14) aufweist.
9. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (5) im Abführbereich (15) einen - vorzugsweise sich trichterförmig verengenden - Abführteil (18) aufweist, wobei vorzugsweise der Abführteil (18) zumindest eine mit dem Ölraum (2) kommunizierende Austrittsöffnung (20) aufweist.
10. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (5) durch ein Blech gebildet ist.
11. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführbereich (10) und der Abführbereich (15) der Abschirmung (5) - vorzugsweise etwa diametral - bezüglich der Rotationsachse (4a) des Bauteils (4) gegenüberliegend angeordnet sind, wobei vorzugsweise der Zuführbereich (10) und der Abführbereich (15) im Bereich einer die Rotationsachse (4a) des Bauteils (4) beinhaltenden horizontalen Ebene (ε) angeordnet sind.
12. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bauteil (4) und der Abschirmung (5) zumindest abschnittsweise, vorzugsweise um den gesamten Umfang des Bauteils (4), ein im Wesentlichen ringförmiger Spalt (8) ausgebildet ist.
13. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung der Luft oder des Gases in den Hohlraum (7) über eine interne Fördereinrichtung (21) erfolgt, welche durch den rotierenden Bauteil (4) und die Abschirmung (5) gebildet ist, wobei vorzugsweise der rotierende Bauteil (4) als schaufelloser Pumpenrotor ausgebildet ist.
14. Gehäuse (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (5) exzentrisch bezüglich des rotierenden Bauteils (4) angeordnet ist, wobei vorzugsweise ein zwischen Abschirmung (5) und Bauteil (4) definiertes Spaltmaß (S) im Zuführbereich (10) geringer ist, als im Abführbereich (15).
15. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (5) in ihrem geodätisch höchsten Bereich zumindest eine Entlüftungsöffnung (22) aufweist.
16. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (5) im Wesentlichen rotationssymmetrisch geformt und vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildet ist.
17. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abschirmung (5) über den gesamten Umfang des Bauteils (4) erstreckt. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen