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Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung, umfassend ein Getriebe und einen Lüfter.
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Aus der
DD 142 229 A1 ist bekannt, dass Getriebe im Betrieb warm werden. Nachteilig ist dabei, dass die Viskosität des Schmieröls des Getriebes ungünstig verändert werden kann, insbesondere bei hoher Umgebungstemperatur. Daher wird ein rückwärtig am Getriebe angeordneter Lüfter vorgesehen, der einen Kühlluftstrom erzeugt, welcher auf das Getriebegehäuse gerichtet ist.
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Aus der
EP 0 623 767 A1 ist ein Kühlsystem für das Getriebe eines Krans bekannt.
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Aus der
US 5 125 368 A ist eine Vorrichtung für den Schutz einer Übertragung eines Fahrzeugs bekannt.
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Aus der
DE 32 26 631 A1 ist ein hydrostatischer Antrieb für Mischtrommeln von Transportbetonfahrzeugen bekannt.
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Aus der
US 2006/0276301 ist eine Flüssigkeitsreguliermethode bei einer automatischen Übertragung bekannt.
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Aus der
DE 102 02 613 A1 ist eine Vorrichtung zum Kühlen eines Getriebes bekannt.
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Aus der
JP 2004 340 322 A ist eine Kühlvorrichtung für eine Übertragungsvorrichtung bekannt.
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Aus der
JP 58 156 772 A ist ein Ölkühler für ein automatisches Geschwindigkeitswechselgetriebe bekannt.
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Aus der
GB 1 094 709 A sind Verbesserungen bei Getriebekühlvorrichtungen bekannt.
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Aus der
DE 26 57 320 C2 ist eine temperaturgesteuerte elektromagnetisch betätigbare Lüfterkupplung für Brennkraftmaschinen bekannt.
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Aus der
US 7 757 830 B2 ist eine Antriebsvorrichtung für Lüfter eines Motors eines Fahrzeugs bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe in einfacher Weise thermisch zu optimieren.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Getriebevorrichtung, umfassend ein Getriebe und einen Lüfter, nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Getriebevorrichtung, umfassend ein Getriebe und einen Lüfter, sind, dass das Getriebe eine eintreibende Welle aufweist,
wobei am Getriebe ein Sensor, insbesondere Temperatursensor, angeordnet ist,
wobei die Drehzahl des Lüfters abhängig vom Sensorsignal und/oder von den mit dem Sensor erfassten Werten stellbar ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass mittels eines steuerbaren Lüfters die Temperatur des Schmieröls des Getriebes auf eine als Solltemperatur vorgegebene optimale Temperatur hinregelbar ist. Bei hohen Umgebungstemperaturen ist der Lüfter angetrieben von einem Motor oder von der eintreibenden Welle des Getriebes. Bei niedrigen Temperaturen wird der Lüfter abgeschaltet.
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Vorteilig ist dabei, dass niedrige Temperaturen vermieden werden, so dass die Viskosität des Schmieröls nicht zu hoch wird und somit hohe Reibungsverluste vermieden werden. Ebenso werden zu hohe Temperaturen vermieden, so dass die Öllebensdauer nicht reduziert wird.
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Erfindungsgemäß ist kein ÖI-Luft-Kühler notwendig, da der Lüfter einen Kühlluftstrom erzeugt, der auf das Äußere des Getriebes gerichtet ist.
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Bei einer nicht erfindungsgemäßen, anderen Vorrichtung ist der Lüfter von einem Lüftermotor unabhängig von der Drehzahl der eintreibenden Welle des Getriebes antreibbar,
insbesondere wobei der Lüftermotor an einer Lüfterhaube befestigt ist, welche am Getriebegehäuse befestigt ist und derartige Ausnehmungen oder Freiräume zwischen der Lüfterhaube und dem Getriebegehäuse vorgesehen sind, dass der vom Lüfter geförderte Luftstrom seitlich am Getriebegehäuse vorbeiströmt,
insbesondere wobei die eintreibende Welle mittig durch den Lüftermotor hindurchgeführt ist, insbesondere wobei der Stator des Lüftermotors von der eintreibenden Welle beabstandet ist und der Rotor den Stator radial umgibt. Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserte effektivere Kühlung erreichbar ist.
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Erfindungsgemäß ist der Lüfter lösbar drehfest mit der eintreibenden Welle verbindbar mittels einer elektromagnetisch betätigbaren Kupplung. Von Vorteil ist dabei, dass kein Lüftermotor notwendig ist sondern der Antrieb des Lüfters von der eintreibenden Welle aus ausführbar ist.
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Erfindungsgemäß weist die Kupplung einen Elektromagneten auf, dessen bei Bestromung erzeugtes Magnetfeld eine Ankerscheibe entgegen der von einem Federelement erzeugten Federkraft anzieht,
wobei die Kupplung abhängig von der Position der Ankerscheibe betätigt ist, insbesondere also der Lüfter drehfest mit der Welle verbunden ist, oder nicht betätigt ist, insbesondere also der Lüfter nicht drehfest mit der Welle verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Aktivierung oder Deaktivierung der Kupplung in einfacher Weise ausführbar ist.
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Erfindungsgemäß ist der Elektromagnet mit dem Getriebgehäuse verbunden, insbesondere wärmeleitend. Von Vorteil ist dabei, dass bei niedrigen Umgebungstemperaturen das Getriebe aufwärmbar ist und somit das Schmieröl auf seine optimale Temperatur hin regelbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor mit der Regelvorrichtung verbunden, welche die Drehzahl des Lüfters steuert. Von Vorteil ist dabei, dass abhängig von der Differenz zwischen der erfassten Temperatur und der Solltemperatur die Drehzahl des Lüfters gewählt wird. Somit wird bei großer Differenz eine größere Drehzahl gewählt als bei verschwindender Differenz.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Getriebe ein Kegelradgetriebe oder ein Stirnradgetriebe. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfach herstellbares Getriebe verwendbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor in einer Gewindebohrung des Getriebegehäuses eingeschraubt angeordnet und ist wärmeleitend mit dem Schmieröl des Getriebes verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass die Temperatur des Schmieröls möglichst direkt erfassbar ist und somit eine effektive Regelung erreichbar ist.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
- In der 1 ist eine nicht erfindungsgemäße Getriebevorrichtung gezeigt, wobei ein Stirnradgetriebe 1 von einem von einem Lüftermotor 3 angetriebenen Axiallüfter 2 gekühlt wird, wobei im Lüftermotor 3 eine Regelvorrichtung integriert angeordnet ist.
- In der 2 ist eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung im Unterschied zu 1 separat angeordnet.
- In der nicht erfindungsgemäßen 3 ist ein Lüftermotor 3 an einer Lüfterhaube 4 angeordnet, so dass der geförderte Luftstrom rückwärtig auf ein Kegelradgetriebe 10 geleitet wird.
- In der nicht erfindungsgemäßen 4 ist der Lüfter 2 an der eintreibenden Seite angeordnet, wobei ein Motor zum Antrieben des Lüfters 2 um die eintreibende Welle 14 angeordnet ist.
- In der erfindungsgemäßen 5 ist eine elektromagnetisch betätigbare Kupplung 12 auf der eintreibenden Welle 14 angeordnet zur lösbaren drehfesten Verbindung des Lüfters 2 mit der eintreibenden Welle 14.
- In der nicht erfindungsgemäßen 6 ist der Lüfter 2 an der eintreibenden Welle 14 eines Planetengetriebes 13 angeordnet.
- In der 7 ist der Lüfter 2 im Unterschied zur 6 seitlich am Planetengetriebe angeordnet.
- 8 zeigt eine zur 4 zugehörige Draufsicht.
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Wie in 1 gezeigt, ist ein Sensor 5 vorgesehen, der die Werte einer physikalischen Größe des Getriebes erfasst. Vorzugsweise wird hierbei die Temperatur des Schmieröls verwendet. Hierzu wird der Sensor 5 entsprechend tief hineinragend in den Innenraum des Getriebes angeordnet. Besonders geeignet ist hierzu eine als Ölablass verwendbare Ausnehmung des Getriebegehäuses, welche als durchgehende Gewindebohrung ausgeführt ist. Hierbei wird der Temperatursensor an der Innenseite einer entsprechenden Verschlussschraube angeordnet oder selbst mit einem Gehäuse vorgesehen, welches ein entsprechendes Außengewinde aufweist.
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Die vom Sensor 5 erfassten Sensorsignale, insbesondere also die erfassten Temperaturwerte, werden mittels der Sensorleitung 6 einer Regelvorrichtung zugeleitet, welche im Lüftermotor 3 integriert vorgesehen ist. Die Regelvorrichtung steuert die Drehzahl des Lüftermotors 3 derart, dass die erfasste Temperatur auf einen Sollwert hin geregelt wird. Aber auch ein Lüftermotor 3, welcher nicht drehzahlregelbar ist, ist verwendbar, indem dann die Regelvorrichtung die Versorgungsspannung des Lüftermotors 3 an- oder abschaltet. Auch auf diese einfache Weise ist ein Hinregeln der Temperatur auf den vorgegebenen Sollwert erreichbar.
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Somit ist bei verschiedenen Umgebungstemperaturen, beispielsweise zwischen 0°C und 40°C, eine Betriebstemperatur des Schmieröls von beispielsweise 60°C bei Nennbelastung des Getriebes erreichbar. Im Vergleich zu einem ungeregelten Betrieb eines Lüfters ist also ein Erreichen eines Temperatur-Sollwertes überhaupt erst möglich.
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Der Lüftermotor 3 treibt den Lüfter 2 an. Vorzugsweise ist der Lüfter 2 drehfest mit der Rotorwelle des Lüftermotors 3 verbunden. Der Lüfter 2 mit Lüftermotor 3 ist also stirnseitig angeordnet am Getriebe.
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Der Sensor 5 ist vorzugsweise an der eintreibenden Stufe des Getriebes angeordnet, also näher an der eintreibenden Welle 14 als an der abtreibenden Welle des Getriebes. Somit ist wegen der höheren Drehzahlen hierbei eine sichere Erfassung der höheren Temperaturen des Schmieröls in diesem Bereich, also im eintreibenden Bereich des Getriebes, ausführbar.
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Der Sensor 5 weist vorzugsweise ein Element auf, dessen Widerstandswert abhängig ist von der Temperatur des Schmieröls. Somit ist der Widerstandswert im Arbeitsbereich des Sensors 5 eindeutig einem jeweiligen Temperaturwert zugeordnet.
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Der Lüfter 2 ist von einer Lüfterhaube 4 umgeben, welche derartige Ausnehmungen oder Freiräume zum Getriebegehäuse hin aufweist, dass der vom Lüfter 2 geförderte Luftstrom auf das Getriebegehäuse des Stirnradgetriebes 1 hin gerichtet ist.
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Das Getriebegehäuse ist grob gesehen quaderförmig ausgeführt. Vom Kühlluftstrom sind nicht nur zwei oder drei sondern fünf Seiten des Quaders gekühlt. Nur die dem Lüfter 2 gegenüberliegende Seite des Quaders ist nicht direkt vom Kühlluftstrom umgeben.
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In 2 ist die Regelvorrichtung 9 separat vom Lüftermotor 7 angeordnet. Die sonstige Wirkungsweise ist unverändert gegenüber 1. Der Lüftermotor 7 wird wiederum über eine in der Figur nicht gezeigte elektrische Leitung versorgt. Der Sensor 5 ist mittels der Sensorleitung 8 mit der Regelvorrichtung 9 verbunden, die mittels einer weiteren Leitung mit dem Lüftermotor 7 verbunden ist.
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Vorteiligerweise ist der Lüftermotor 7 hierbei als ungeregelter Motor ausführbar.
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Wie in 3 gezeigt, ist ein Kegelradgetriebe 10 gezeigt, wobei die Lüfterhaube 4 an der von der eintreibenden Welle 14 abgewandten Seite angeordnet ist, so dass der vom Lüfter 2 angetriebene Kühlluftstrom an der Außenseite des Getriebes vom abtreibenden Bereich zum eintreibenden Bereich strömt. Da der abtreibende Bereich kühler ist als der eintreibende Bereich, wird der Kühlluftstrom anfangs nur wenig aufgewärmt und somit trifft ein noch kühler Luftstrom auf den eintreibenden Bereich. Vorteilig ist hierbei, dass kein Bauraum im eintreibenden Bereich vom Lüfter beansprucht wird.
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Der Lüfter 2 ist hier also zugänglich - beispielsweise für Wartungsarbeiten. Denn die eintreibende Welle 14 ist auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet.
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Die Lüfterhaube 4 ist wiederum derart angeordnet, dass zwischen der Lüfterhaube 4 und dem Getriebegehäuse entsprechende Freiräume vorhanden sind, so dass der Kühlluftstrom entlang des Getriebegehäuses strömt.
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Wie in 4 gezeigt, ist im Unterschied zur 3 der Lüfter 2 samt ihn antreibenden Lüftermotor 11 an der eintreibenden Seite angeordnet, wobei der vom Lüfter geförderte Kühlluftstrom auf die eintreibende Seite des Getriebes, also direkt auf die eintreibende Kegelradgetriebestufe des Kegelradgetriebes, gerichtet ist. Hierbei ist das Getriebegehäuse kegelstumpfförmig hervor ragend ausgeformt, um die eintreibende Kegelradgetriebestufe zu umschließen.
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Wie auch in 8 gezeigt, weist der Lüftermotor 11 hierbei einen Stator 81 auf, der mit der Lüfterhaube 4 fest verbunden ist und eine ringförmige Ausnehmung aufweist, so dass die eintreibende Welle 14 des Getriebes durchgehend durch den Lüftermotor 11 angeordnet ist. Der relativ zum Stator in Drehbewegung versetzbare Rotor 80 des Lüftermotors 11 ist drehbar gelagert zum Stator und drehfest verbunden mit dem Lüfter 2. Der Motor 11 ist also als Außenläufer ausgeführt.
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Wegen der ringförmigen Ausnehmung ist der Motor 11 auch als Ringmotor bezeichenbar.
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Die Drehzahl des Lüfters 2 ist somit unabhängig von der Drehzahl der eintreibenden Welle 14 vorgebbar. Somit wird die Drehzahl von der Regelvorrichtung entsprechend der Regelabweichung, also der Differenz zwischen Sollwert der Temperatur und erfasstem IstWert der Temperatur, gestellt.
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Im Unterschied zur 4 ist bei der Ausführung nach 5 eine elektromagnetisch betätigbare Kupplung vorgesehen, so dass der Lüfter 2 mit der eintreibenden Welle 14, welche durch die Kupplung axial hindurchragt, drehfest verbunden ist, wenn die Kupplung aktiviert ist, und entkoppelt ist, wenn die Kupplung deaktiviert ist.
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Die Kupplung weist hierbei einen Elektromagnet auf, welcher mit dem Getriebegehäuse verbunden ist. Dabei ist eine wärmeleitende Verbindung ausgeführt, so dass der Wärmeübergangswiderstand zwischen Elektromagnet, insbesondere den Spulen des Elektromagneten, und dem Getriebegehäuse kleiner ist als der Wärmeübergangswiderstand zwischen Elektromagnet, insbesondere den Spulen des Elektromagneten, und der sonstigen Umgebung oder sonstigen in der Umgebung angeordneten Teilen. Somit strömt die Wärme vom Elektromagnet zum Getriebe.
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Eine axial bewegbare Ankerscheibe wird bei Bestromung des Elektromagneten zu diesem hin gezogen entgegen der von einem Federelement erzeugten Federkraft. Im angezogenen Zustand, also bei der genannten Bestromung des Elektromagneten, ist der Lüfter abgekoppelt von der eintreibenden Welle 14. Somit wird vom Lüfter 2 kein Kühlluftstrom für das Getriebe erzeugt sondern die Wärme, welche bei Bestromung des Elektromagneten von diesem erzeugt wird, an das Getriebe geleitet. Bei tiefen Umgebungstemperaturen wird somit das Getriebe vom Elektromagneten erwärmt.
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Bei Nicht-Bestromung des Elektromagneten wird die Kupplung aktiviert, so dass die Ankerscheibe vom Federelement in eine axiale Position geschoben wird, bei welcher die drehfeste Verbindung des Lüfters 2 mit der eintreibenden Welle 14 bewirkt wird. In diesem Zustand erzeugt der Elektromagnet keine Wärme und der Lüfter rotiert mit der Drehzahl der eintreibenden Welle, so dass der vom Lüfter 2 erzeugte Kühlluftstrom das Getriebe kühlt.
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Die Aktivierung der Kupplung und Deaktivierung wird von der Regelvorrichtung abhängig von der Abweichung zwischen dem erfassten Temperaturwert und dem Sollwert an Temperatur bewirkt.
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Wie in 6 gezeigt, ist der Lüfter 2 auch von einem Ringmotor 3 antreibbar, durch welchen die eintreibende Welle 14 eines Planetengetriebes geführt ist. Somit ist der Kühlluftstrom von der Lüfterhaube 4 auf das Getriebe derart gerichtet, dass er parallel zur eintreibenden Welle 14 ausgerichtet ist.
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Wie in 7 gezeigt, ist der vom Lüftermotor 3 angetriebene Lüfter 2 aber auch an der Seite des Planentengetriebes anordenbar, so dass der Kühlluftstrom senkrecht zur eintreibenden Welle 14 ausgerichtet ist. Die Lüfterhaube 4 ist entsprechend geformt und umfasst dabei auch die eintreibende Seite, wobei die Lüfterhaube 4 eine Ausnehmung aufweist, durch welche die eintreibende Welle hindurchragt.
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In allen Ausführungsbeispielen ist der Lüfter 2 ein Axiallüfter. Somit sind nur geringe Verluste vorhanden und ein drehrichtungsunabhängiger Betrieb ermöglicht.
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Die in den Ausführungsbeispielen genannten Motoren sind vorzugsweise drehzahlregelbar. Wie beschrieben, ist die Regelvorrichtung entweder integriert im Motor oder separat angeordnet.
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Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist der Sensor 5 als Temperaturschalter ausgeführt. Somit wird bei Überschreiten eines kritischen Wertes an Temperatur der Lüftermotor eingeschaltet und ansonsten ausgeschaltet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stirnradgetriebe
- 2
- Axiallüfter
- 3
- Lüftermotor
- 4
- Lüfterhaube
- 5
- Sensor
- 6
- Sensorleitung
- 7
- Lüftermotor
- 8
- Sensorleitung
- 9
- Regelvorrichtung
- 10
- Kegelradgetriebe
- 11
- Motor
- 12
- elektromagnetisch betätigbare Kupplung
- 13
- Planetengetriebe
- 14
- Antriebswelle
