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Die Erfindung betrifft ein Gehäuseteil für ein Getriebe und ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuseteils für ein Getriebe.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuseteil für ein Getriebe und eine Verfahren zur Herstellung des Gehäuseteils weiterzubilden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Gehäuseteil nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Gehäuseteil für ein Getriebe sind, dass in das Gehäuseteil eine Kühlmittelleitung eingegossen ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Gehäuseteil einfach zu fertigen ist und eine direkte, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuseteil und der Kühlmittelleitung und somit ein verbesserter Wärmeübergang möglich ist. Als weiterer Vorteil bleibt ein dichter Kühlkanal im Gehäuseteil erhalten, falls sich die Kühlmittelleitung auflösen sollte.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuseteil aus einem ersten Material, insbesondere Aluminium, vorzugsweise als Gussteil, gefertigt und die Kühlmitteleitung ist vorzugsweise als Rohr aus einem zweiten Material, insbesondere einem Stahl oder Edelstahl, gefertigt, wobei das erste Material einen tieferen Schmelzpunkt als das zweite Material aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass die Kühlmittelleitung bei der Herstellung in Form und Gestalt erhalten bleibt. Weiter ermöglicht das Gehäuseteil eine gute Wärmeübertragung und die Kühlmittelleitung ist resistent gegenüber aggressiven Kühlmitteln. Der direkte Kontakt und die Verwendung des ersten und zweiten Materials erlaubt auch die Überwachung der Kontaktspannung als Sicherheitsüberwachung zu benutzten, um die Unversehrtheit der Kühlmittelleitung zu überwachen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kühlmittelleitung an zwei Enden von außerhalb des Gehäuseteils zugänglichen Anschlussmittel, insbesondere Gewindeanschlüsse, auf, wobei die Anschlussmittel vorzugsweise auf ein und derselben Seite des Gehäuseteils angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass an die Kühlmittelleitung eine Kühlmittelzufuhr einfach anschließbar ist. Das Gehäuseteil muss nur von einer Seite her zugänglich sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung stehen die Anschlussmittel mit einem Endabschnitt aus dem Gehäuseteil hervor. Von Vorteil ist dabei, dass die Kühlmittelzufuhr sicher anschließbar ist ohne das Gehäuseteil zu verformen oder zu belasten.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung steht das Gehäuseteil in Kontakt, insbesondere wiederkehrenden Kontakt, mit einem Getriebeöl, wodurch das Getriebeöl entwärmt wird. Von Vorteil ist dabei, dass das Getriebeöl effektiv entwärmt wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kühlmittelleitung im Gehäuseteil mäanderförmig in einer Ebene angeordnet, insbesondere in geraden Abschnitten und Kehrschleifen, wobei vorzugsweise die Kehrschleifen etwas über 180 Grad übergebogen sind. Von Vorteil ist dabei, dass das Volumen des Gehäuseteils effektiver genutzt wird. und die Kühlleistung erhöht wird, ohne dass ein minimaler Biegeradius der Kühlmittelleitung unterschritten wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kühlmittelleitung von einem Kühlmittel, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, durchströmt. Von Vorteil ist dabei, dass die Kühlleistung der vorhandenen Umgebung anpassbar ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gehäuseteil Kühlrippen oder Kühlfinger auf. Von Vorteil ist dabei, dass die Oberfläche des Gehäuseteils vergrößert ist und dadurch eine bessere Entwärmung vorhanden ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung schließt das Gehäuseteil als Deckel einen Innenraum des Getriebes ab, welcher vorzugsweise mindestens teilweise mit Getriebeöl gefüllt ist, wobei die Kühlrippen oder die Kühlfinger in den Innenraum hinein ragen und vorzugsweise die freistehenden Enden der Kühlrippen oder Kühlfinger einer Kontur eines Umlaufenden Zahnrads folgen, insbesondere wobei eine Dichte eines Vorhandenseins der Kühlmittelleitung im Gehäuseteil mit einer Länge der Kühlfinger oder einer Fläche der Kühlrippen örtlich korreliert ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Innenraum des Getriebes effektiv genutzt wird und insbesondere die Kühlfinger gleichmäßig entwärmt werden und eine gleichmäßige Temperatur aufweisen. Dadurch ist das Gehäuseteil gleichmäßiger thermisch belastet und unempfindlicher für ein Verziehen, welches zu Undichtigkeiten führen kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gehäuseteil weitere Kühlrippen und/oder Kühlfinger auf, welche im montierten Zustand des Gehäuseteils außerhalb des Innenraums des Getriebes angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Kühlleitung erhöht ist und anpassbar ist.
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Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zur Herstellung eines Gehäuseteils für ein Getriebe sind, dass ein Rohr aus einem zweiten Material, insbesondere ein Stahlrohr, mäanderförmig gebogen wird, das Rohr in eine Gussform eingelegt wird, das Rohr mit einem zweiten Material, insbesondere Aluminium, umgossen wird. Von Vorteil ist dabei, dass das Gehäuseteil stabiler ist, die Kühlleistung erhöht ist und der Zusammenbau des Gehäuseteils mit einem restlichen Gehäuse des Getriebes vereinfacht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Haltemittel an der Kühlmittelleitung zur Formstabilisierung vor dem Gießen angeschweißt, und die Kühlmittelleitung wird mit dem Haltemittel in die Gussform eingelegt. Von Vorteil ist dabei, dass die Kühlmittelleitung eine wohldefinierte Form und Lage während des Gießens beibehält. Gleichzeitig dient das Haltemittel zum Definieren einer Lage der Kühlmittelleitung in der Gussform.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Rohr mit Kehrschleifen über 180 Grad gebogen. Von Vorteil ist dabei, dass das Volumen des Gehäuseteils optimaler mit dem Rohr bestückt werden kann bzw. ausgefüllt werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird an zwei Enden des Rohrs jeweils ein Anschlussmittel aufgesteckt und mit dem Rohr verschweißt, wobei die Anschlussmittel nur teilweise umgossen werden. Von Vorteil ist dabei, dass entsprechende Kühlmittelzufuhren leicht an die Kühlmitteleitung anschließbar sind, das Verfahren zur Herstellung vereinfacht wird und der Übergang zwischen Rohr und Anschlussmittel dicht ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Gewinde in einen Endabschnitt der Anschlussmittel eingebracht, wobei der Endabschnitt zumindest teilweise aus dem fertigen Gehäuseteil vorsteht. Von Vorteil ist dabei, dass die Kühlmittelzufuhren leicht anschließbar ist.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gehäuseteil
- 12
- Seite des Gehäuseteils
- 13
- Grundkörper
- 14
- Kühlfinger
- 15
- Sockel
- 16
- freistehende Enden
- 18
- Kontur
- 20
- Kühlmittelleitung
- 22
- Anschlussmittel
- 24
- Endabschnitt
- 26
- gerader Abschnitt
- 28
- Kehrschleife
- 30
- Haltemittel
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:
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1: eine dreidimensionale Ansicht des erfindungsgemäßen Gehäuseteils;
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2: einen Längsschnitt durch das in 1 gezeigte Gehäuseteil; und
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3: einen weiteren Schnitt durch das in 1 und 2 gezeigte Gehäuseteil.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gehäuseteil 10 für ein Getriebe als unbearbeitetes Gussteil. Das Gehäuseteil 10 weist einen quaderförmigen Grundkörper 13 auf, auf welchem senkrecht abstehende Kühlfinger 14 angeordnet sind. Die Kühlfinger 14 bilden ein rechteckiges Kühlfingerfeld.
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Ein Teil der Kühlfinger 14 ist auf einem Sockel angeordnet. Der Sockel bildet eine Erhebung des Grundkörpers. Eine Breite des Sockels 15 entspricht der Breite des Kühlfingerfeldes. Zum restlichen Kühlfingerfeld geht der Sockel kontinuierlich in den Grundkörper 13 über. Eine weitere Umrandung des Sockels 15 endet abrupt zusammen mit dem Kühlfingerfeld mit einer Stufe auf dem Grundkörper 13.
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Die Kühlfinger 14 weisen in Längsrichtung des Gehäuseteils 10 abgestufte Längen auf. Die in 3 für einen Teilbereich der Kühlfinger 14 gezeigte Kontur 18 bildet als gedachte Verbindung der Enden 16 der Kühlfinger 14 einen Kreisabschnitt, beziehungsweise eine gebogene Ebene oder einen Zylinderabschnitt. Ein Radius des Kreisabschnitts kann auch über die Kontur 18 hinweg schwanken.
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Im eingebauten Zustand des Gehäuseteils 10 folgt die Kontur 18 annähernd der Oberfläche oder einer durch die Rotation gebildeten korrespondierenden Kontur eines Umlaufteiles des Getriebes, wie zum Beispiel einem Zahnrad. Das Gehäuseteil 10 schließt einen Innenraum des Getriebes als Deckel gehäusebildend ab. Im Innenraum des Getriebes sind die Umlaufteile des Getriebes angeordnet. Der Innenraum des Getriebes ist zumindest teilweise mit Getriebeöl gefüllt. Beim Umlaufen der Zahnräder tauchen diese in das Getriebeöl ein und spritzen es gegen die Kühlfinger 14 des Gehäuseteils 10. Je nach Einbaulage stehen die Kühlfinger 14 zumindest teilweise im Getriebeöl, bzw. im Getriebeölsumpf.
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Bei einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform sind anstatt der Kühlfinger 14 Kühlrippen am Grundkörper angeordnet. Die Kühlrippen bzw. deren Enden sind mit entsprechenden Konturen ausgeführt.
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Als ein erstes Material für das Gehäuseteil ist vorzugsweise eine Aluminiumlegierung insbesondere EN AC-AlSi8Cu3 geeignet. Zumindest umfasst das erste material Aluminium oder sonst ein gut wärmeleitendes Element.
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In den Grundkörper des Gehäuseteils 10 ist eine Kühlmittelleitung 20 eingegossen. So umschließt das Gehäuseteil 10 in Umfangsrichtung die Kühlmittelleitung 20 vollständig.
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Die Kühlmittelleitung 20 ist aus einem zweiten Material gefertigt. Dieses zweite Material ist insbesondere ein nichtrostender Stahl wie zum Beispiel X5CrNi18-10 oder höherwertig. Das zweite Material weist eine Schmelzpunkt auf der höher liegt als der Schmelzpunkt des ersten Materials, damit die Kühlmitteleitung 20 beim Giessvorgang in Gestalt und Form erhalten bleibt. Durch die Verwendung eines entsprechend beständigen zweiten Materials können auch aggressivere Kühlmittel durch die Kühlmittelleitung 20 befördert werden, ohne dass das Gehäuseteil 10 bzw. das erste Material unter Korrosion leidet, oder eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist.
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Als weiteren Vorteil kann das Kühlmittel mit einem höheren Druck durch die Kühlmittelleitung 20 befördert werden. Dadurch weist das Kühlmittel eine höhere Fließgeschwindigkeit auf und die Kühlleistung ist erhöht. Weiter führt die höhere Fließgeschwindigkeit zu einer gleichmäßigeren Entwärmung des Gehäuseteils 10, da das Kühlmittel am Ender der Kühlmittelleitung 20, d. h. vor dem Austritt des Kühlmittels aus der Kühlmittelleitung 20, sich noch nicht so stark erwärmt hat.
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An Ihren Enden weist die Kühlmittelleitung 20 je ein Anschlussmittel 22 auf. Das Anschlussmittel 22 ist mit der Kühlmittelleitung 20 fest verbunden wie zum Beispiel verschweißt. Die Anschlussmittel 22 weisen einen größeren Außenradius als die Kühlmittelleitung auf. Der Innenradius der Anschlussmittel 22 ist so bemessen, dass die Anschlussmittel 22 auf die Enden der Kühlmitteleitung 20 aufgeschoben werden. Durch ein teilweises Umgießen der Anschlussmittel 22 ist die Verbindungsstelle zwischen dem Anschlussmittel 22 und der Kühlmittelleitung 20 zusätzlich abgedichtet.
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Endbereiche jedes Anschlussmittels 22 ragen auf einer Seite 12 des Gehäuseteils 10 heraus. In die zylinderförmigen Anschlussmittel ist vorzugsweise ein Innengewinde angebracht. Dadurch lassen sich Leitungen zur Kühlmittelzufuhr einfach an die Kühlmittelleitungen 20 anschrauben. Zu diesem Zwecke ist insbesondere an jeweils einem der Anschlussmittel 22 eine Zuleitung oder eine Ableitung angeschlossen. Dadurch das die Anschlussmittel 22 aus dem Gehäuseteil 10 herausragen, kann ein Gegenmoment beim Einschrauben der Kühlmittelzufuhren direkt am Anschlussmittel 22 angreifen. Dies verhindert eine mechanische Belastung der Kühlmittelleitung 20 bzw. der Anschlussmittel 22 gegenüber dem Grundkörper 13.
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Wie in 2 zu sehen, ist die Kühlmittelleitung als Rohr mäanderförmig in einer Ebene im Gehäuseteil 10 angeordnet. Somit weist die Kühlmitteleitung gerade Abschnitte 26 und Kehrschleifen 28 auf. Die geraden Abschnitte 26 liegen nicht parallel zueinander, da die Kehrschleifen 28 etwas über 180° übergebogen sind. In alternativen Ausführungsformen sind auch Kehrschleifen mit einem Biegungswinkel kleiner als 180° möglich.
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Die Kehrschleifen weisen vorzugsweise einen Biegungswinkel zwischen 179° und 182° insbesondere von 180,56° auf. Dies erlaubt eine bessere Ausnutzung des Volumens des Gehäuseteils 10 bei Einbehaltung eines zulässigen Krümmungsradius der Kühlmittelleitung. Über die unterschiedlichen Biegungswinkel lässt sich auch eine Kühlleistung des Gehäuseteils 10 einstellen.
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Die Wärme wird hauptsächlich über die Kühlfinger 14 in das Gehäuseteil 10 und von dem Gehäuseteil 10 über die Kühlmittelleitung 20 auf das durch die Kühlmittelleitung 20 strömende Kühlmittel übertragen. Als Kühlmittel ist vorzugsweise eine Kühlflüssigkeit insbesondere Wasser geeignet. Falls nur chemisch aggressive Kühlmittel, wie Meerwasser oder Brackwasser zur Verfügung stehen, kann das zweite Material entsprechend gewählt werden, wie zum Beispiel X6CrNiMoTi 17-12-2 oder ähnlich.
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Unterschiedlich lange Kühlfinger 14 nehmen unterschiedlich viel Wärme auf. Um diese Wärme abzuführen ist die Kühlmittelleitung 20 in einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform so im Gehäuseteil angeordnet, dass eine Dichte eines Vorhandenseins der Kühlmittelleitung 20 im Gehäuseteil 10 mit einer Länge der Kühlfinger 14 örtlich korreliert ist. Das Bedeutet, das bei langen Kühlfingern 14 viel Volumen des Gehäuseteils 10 durch die Kühlmittellleitung 20 belegt ist und somit mehr Wärme abführbar ist.
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Dadurch wird das Gehäuseteil 10 gleichmäßiger thermisch belastet. Dies verhindert ein Verziehen des Gehäuseteils 10. Das Verziehen könnte sonst zu Undichtigkeiten führen.
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Die Kühlmittelleitung weist vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 5 mm und 30 mm, insbesondere von 10 mm bis 20 mm, bevorzugterweise von 15 mm aufweist. Der Biegeradius der Kehrschleifen 28 liegt im Bereich zwischen 15 mm und 35 mm vorzugsweise zwischen 20 mm und 25 mm, insbesondere 22,5 mm. In weiteren Ausführungsformen kann der Biegeradius innerhalb der Ausführungsform variieren.
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In einem Randbereich des quaderförmigen Grundkörpers sind umlaufend, insbesondere in regelmäßigen Abständen, durchgehende Ausnehmungen angeordnet. Durch die durchgehenden Ausnehmungen sind im montierten Zustand Befestigungsmittel geführt, mit welchen das Gehäuseteil 10 auf einem Rest des Getriebegehäuses befestigt ist. Diese sind in 1 nicht gezeigt.
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Als Abdichtung des Gehäuseteils zum Rest des Gehäuses ist eine Locktite Flächendichtung zwischen dem Gehäuseteil 10 und dem Rest des Getriebegehäuses angebracht.
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Zur Herstellung des Gehäuseteils wird zuerst die Kühlmittelleitung 20 als Rohr gefertigt und anschließend in die gewünschte Form unter Einbehaltung der erlaubten Krümmungsradien gebogen. Anschließend wird ein Haltemittel 30, welches in den 1 und 3 zusehen ist, an der Kühlmittelleitung angebracht, insbesondere angeschweißt. Dadurch behält die Kühlmittelleitung ihre gebogene Form auch während des anschließenden Giessprozesses.
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Vor dem Giessprozess werden noch an den Enden der Kühlmittelleitung 20 Anschlussmittel 22 befestigt.
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Die Kühlmittelleitung 20 wird mit dem Haltemittel 30 in eine Giessform eingelegt. Das Haltemittel 30 dient auch zum fixieren der Kühlmittelleitung 20 in der Giessform. Anschließend wird die Kühlmittelleitung 20 von dem ersten Material des Gehäuseteils 10 umgossen.
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Danach wird in die Anschlussmittel 22 ein Innengewinde eingedreht. Bei einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens wird das Innengewinde vor dem Gießen in das Anschlussmittel 22 eingebracht.
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Das Gehäuseteil 10 wird als fertiges Gussteil nach dem Abkühlen nachbehandelt. Zum Beispiel werden überstehende Endbereiche des Haltemittels 30 abgetrennt. Kanten werden gefast oder geschliffen und die durchgehenden Ausnehmungen in den Grundkörper 13 eingebracht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006020801 A1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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