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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten Bespritzen von Zahnradpaarungen in Zahnradgetrieben mit einem Fluid sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung Vorrichtungen, die in Getrieben von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen. Als Fluide kommen in solchen Vorrichtungen vor allem Kühl- und/oder Schmiermittel zum Einsatz.
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Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zum Bespritzen von Zahnrädern und Zahnradpaarungen mit Fluiden bekannt.
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EP 2 084 432 B1 beispielsweise beschreibt eine Schmiervorrichtung für ein Getriebe mit einer Mehrzahl an Düsen, wobei jeder Düse ein separates, steuerbares Ventil mit einer Steuereinheit zugeordnet ist. Diese Vorrichtung ermöglicht es, die Ölversorgung individuell auf unter Last stehende Zahnradpaare entsprechend dem Grad des von ihnen übertragenen Drehmoments anzupassen.
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DE 2 042 206 A1 beschreibt eine Schmiervorrichtung für Getriebe von Fahrzeugen mit als Rohrleitungen bezeichneten Zuführungsleitungen, die für jedes der Zahnradpaare in dem Getriebe düsenartige Austrittsöffnungen aufweisen.
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DE 100 51 345 B4 beschreibt ein Getriebe für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Ölsumpfschmierung, die in Kombination mit einem Hauptölkreislauf unter Einsatz der Ölpumpe vorgesehen ist.
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In den vorstehend genannten Druckschriften zum Stand der Technik wird auf die Gestaltung von Düsen bzw. Düsenaustrittsöffnungen entweder überhaupt nicht oder nicht im Detail Bezug genommen.
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Aus
DE 103 18 070 A1 ist eine Vorrichtung zur Schmierung und Kühlung von Zahnradgetrieben bekannt. Diese Vorrichtung umfasst eine Zuführungsleitung und als Düsen bezeichnete Verteilerkanäle, die einstückig ausgebildet und unmittelbar mit der Zuführungsleitung verbunden sind. Als Rohrdüsen bezeichnete Verteilerkanäle sind auf den Zahneingriffsbereich von Zahnradpaarungen gerichtet.
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Nachteilig an den in
DE 103 18 070 A1 beschriebenen Verteilerkanälen ist deren aufwendige Gestaltung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum direkten Bespritzen von Zahnradpaarungen in Zahnradgetrieben mit einem Fluid sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine möglichst flexible und effiziente Gestaltung der Vorrichtung ermöglichen und sich kostengünstig realisieren lassen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 8.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum direkten Bespritzen von Zahnradpaarungen in Zahnradgetrieben mit einem Fluid umfasst mindestens eine Zuführungsleitung und mindestens einen von der Zuführungsleitung abzweigenden, zu einer Fluid-Austrittsstelle mit einer Düse führenden Verteilerkanal, wobei der Verteilerkanal und die Düse als separate Bauteile ausgebildet sind. Mit dem Begriff Verteilerkanal ist vorliegend ein Kanalabschnitt bezeichnet, mit welchem der Abstand zwischen einer Zuführungsleitung und einer (separaten) Düse überbrückt wird. Dabei beträgt die Länge des Verteilerkanals (in Fließrichtung des Fluides betrachtet) vorzugsweise ein Vielfaches der Länge der Düse (ebenfalls in Fließrichtung des Fluides betrachtet). Diese Gestaltung schafft große Flexibilität hinsichtlich der Gestaltung des Verteilerkanals und der Düse. Insbesondere kann in diesem Falle der Verteilerkanal (ohne Düse) als relativ einfaches, rohrartiges Gebilde in eine passende Form gebracht werden. Die Düse hingegen kann als komplexes Bauteil eine nahezu beliebige Geometrie aufweisen und dadurch eine besonders effiziente Fluid-Bespritzung von Zahnradpaarungen ermöglichen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass unabhängig von der Form des Verteilerkanals eine Vielzahl von Düsen einfach und kostengünstig als Gleichteile hergestellt werden können. Dadurch werden die Herstellungskosten für die Düsen von Verteilerkanälen deutlich reduziert.
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In einer besonders praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Düse als Spritzgussteil hergestellt, insbesondere als Kunststoff-Spritzgussteil. Eine solche Düse kann nicht nur in nahezu jeder beliebigen Geometrie einfach und kostengünstig hergestellt werden. Eine solche Düse kann vor allem auch im Vergleich zu einem einstückig ausgebildeten Verteilerkanal mit einstückig an dem Verteilerkanal ausgebildeter Düse von zwei Seiten her geformt werden. Dadurch ergibt sich ein hoher Gestaltungsspielraum. Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich daher der an der Fluid-Austrittsstelle entstehende Fluidstrahl zum Bespritzen der Zahnradpaarungen äußerst präzise vorgeben. Dadurch kann eine sehr effiziente Bespritzung bei im Vergleich zum Stand der Technik reduzierten Strahlvolumina realisiert werden. Diese Effizienzsteigerung kann im Einzelfall auch dazu genutzt werden, die Pumpleistung der Vorrichtungen zu reduzieren und somit die Herstellungs- und Betriebskosten erfindungsgemäßer Vorrichtungen zu senken.
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Als Spritzgussteil hergestellte Düsen können einfach und kostengünstig direkt an den Verteilerkanal angespritzt werden. Dies hat den Vorteil, dass ein separater Montagevorgang zur Verbindung der Düse mit dem Verteilerkanal nicht erforderlich ist.
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Alternativ kann eine Düse zunächst als separates Bauteil hergestellt und dann kraft- und/oder formschlüssig mit dem Verteilerkanal verbunden sein. Diesbezüglich wird insbesondere auf Clips-, Steck-, Schraub- und Klebverbindungen verwiesen. Sonstige, gleich oder ähnlich wirkende Verbindungstypen können selbstverständlich ebenfalls realisiert werden.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Verteilerkanal über ein separates Sockelelement mit der Zuführungsleitung verbunden. Eine solche Verbindungstechnik ist insbesondere dann von Vorteil, wenn als Verteilerkanal ein einfaches, rohrartiges Element eingesetzt wird. Nur beispielhaft wird an dieser Stelle auf einfache Rohre aus metallischen Werkstoffen, insbesondere aus Stahl, verwiesen. Derartige Rohre können, wenn ein separates Sockelelement vorgesehen ist, zunächst in eine Abzweigungsöffnung in eine Zuführungsleitung eingesetzt werden und relativ zu dieser positioniert werden. Die Fixierung kann dann durch Umspritzen des Zwischenraums zwischen der Zuführungsleitung und dem Verteilerkanal, insbesondere im Bereich der Verteileröffnung, erfolgen.
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Alternativ oder in Ergänzung dazu kann ein Verteilerkanal mit einem separaten Sockelelement fest verbunden werden und das Sockelelement zur Fixierung des Verteilerkanals an der Zuführungsleitung form- und/oder kraftschlüssig eingesetzt werden. Die Verbindung des Verteilerkanals mit der Zuführungsleitung (mit oder ohne Sockelelement) kann auf gleiche Art und Weise erfolgen, wie dies vorstehend hinsichtlich der Verbindung zwischen Düse und Verteilerkanal beschrieben wurde. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verbindung zwischen Sockelelement und Verteilerkanal bzw. zwischen Verteilerkanal/Sockelelement und Zuführungsleitung auf gleiche Art und Weise wie zwischen Düse und Verteilerkanal.
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Auf die Möglichkeit, einen Verteilerkanal aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere als einfaches gerades oder gebogenes Rohr herzustellen, wurde vorstehend bereits verwiesen. Ein Verteilerkanal kann alternativ auch aus Kunststoff hergestellt sein. Die Herstellung aus Kunststoff hat den Vorteil, dass die Materialkosten deutlich geringer sind und für eine nachträgliche Umformung des Verteilerkanals, insbesondere nach dessen Herstellung und nach dessen relativer Anordnung zu der Zuführungsleitung geringere Temperaturen erforderlich sind als bei Kanälen aus metallischen Werkstoffen. Ferner hat die Ausbildung eines Verteilerkanals aus Kunststoff den Vorteil, dass der Verteilerkanal, ein ggf. vorhandener Sockel sowie eine Düse in einem gemeinsamen Werkzeug durch sequentielle Kunststoff-Spritzgießvorgänge hergestellt werden können.
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Wenn die Düse und/oder das Sockelelement formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit der Zuführungsleitung und/oder mit dem Verteilerkanal verbunden sind, können diese besonders einfach auch nachträglich ausgetauscht werden. Dadurch können Wartungs- und Instandhaltungskosten erfindungsgemäßer Vorrichtungen reduziert werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Verteilerkanäle aufgrund ihrer Positionierung bei Wartungs- und/oder Instandsetzungsarbeiten, beispielsweise in Getrieben von Kraftfahrzeugen, demontiert und wieder montiert werden müssen.
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Die Herstellungskosten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind besonders gering, wenn der Verteilerkanal und die Düse sowie ein etwaig vorhandenes Sockelelement in einem Werkzeug hergestellt sind, insbesondere in einem sequentiellen Kunststoff-Spritzgießverfahren. Separate Montagekosten entfallen in diesem Fall sogar, sofern die durch das Spritzgießen bewirkten Verbindungskräfte zwischen den im Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellten Elementen und den an diese angrenzenden Elementen ausreichend groß und dauerfest sind.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum direkten Bespritzen von Zahnradpaarungen in Zahnradgetrieben mit Fluid, insbesondere einer wie vorstehend beschriebene Vorrichtung mit mindestens einer Zuführungsleitung und mindestens einem von der Zuführungsleitung abzweigenden, zu einer Fluid-Austrittsstelle mit einer Düse führenden Verteilerkanal. Auf die damit verbundenen, vorstehend beschriebenen Vorteile wird hiermit noch einmal verwiesen.
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Wie bereits erwähnt, kann die Düse nach deren Herstellung entweder form- und/oder kraftschlüssig mit dem Verteilerkanal verbunden werden. In diesem Fall ist der Montageaufwand zwar etwas höher. Dafür können die Düse und der Verteilerkanal jedoch jederzeit wieder demontiert und nach Bedarf einzeln ersetzt werden.
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Der Verteilerkanal kann alternativ in eine Kunststoffspritzgießform eingelegt und die Düse und/oder ein etwaiges Sockelelement an den Verteilerkanal angespritzt werden. In diesem Fall sind die Herstellungs- und Montagekosten besonders gering, da eine separate Montage nach der Herstellung der Düse bzw. des Sockelelements entfällt.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Verteilerkanal nach Herstellung einer Verbindung mit der Zuführungsleitung (ggf. über ein separates Sockelelement) sowie mit der Düse durch Biegen umgeformt, um den Verteilerkanal präzise auszurichten und in eine individuelle Form zu bringen. Dieses Verfahren kann sowohl mit Verteilerkanälen aus metallischen Werkstoffen als auch mit Verteilerkanälen aus Kunststoff durchgeführt werden. Das Verfahren hat den Vorteil, dass es eine Ausrichtung des Verteilerkanals auch noch zu einem sehr späten Zeitpunkt, insbesondere nach der Positionierung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Getriebe, ermöglicht. Durch den Biegevorgang können Toleranzen der Düse, die sich auf den Fluidstrahl auswirken, ausgeglichen werden.
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Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung und
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2 eine alternative Düse für die in 1 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Schnittdarstellung.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum direkten Bespritzen von Zahnradpaarungen in Zahnradgetrieben (nicht dargestellt) mit einem Fluid. Von der Vorrichtung 10 ist nur ein Teil einer Zuführungsleitung 12 dargestellt. Die Zuführungsleitung 12 ist Teil eines Gehäuses 14 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10.
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Wie in 1 zu erkennen ist, zweigt von der Zuführungsleitung 12 ein Verteilerkanal 16 ab. Üblicherweise zweigen von der Zuführungsleitung 12 eine Vielzahl weiterer Verteilerkanäle (nicht dargestellt) ab. Nachfolgend wird exemplarisch nur auf den einen, dargestellten Verteilerkanal 16 Bezug genommen. Die Erfindung kann jedoch auch an ein oder mehreren weiteren Verteilerkanälen (nicht dargestellt) der Zuführungsleitung 12 realisiert sein.
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Der Verteilerkanal 16 ist durch ein separates, rohrförmiges Element 18 gebildet. Das rohrförmige Element 18 ist mit Hilfe eines separaten Sockelelements 20 in dem Gehäuse 14 derart fixiert, dass in der Zuführungsleitung 12 befindliches Fluid durch den Verteilerkanal 16 zu einer Fluid-Austrittsstelle 22 fließen kann.
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Wie in 1 zu erkennen ist, ist ein erstes Ende 24 des Verteilerkanals 16 im Bereich des Gehäuses 14 der Zuführungsleitung 12 fixiert, während ein zweites Ende 26 des Verteilerkanals 16 im Bereich der Fluid-Austrittsstelle 22 angeordnet ist. Das zweite Ende 26 des Verteilerkanals 16 ist fest mit einer separaten Düse 28 verbunden.
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In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Düse 28 im Verbindungsbereich 30 zu dem zweiten Ende 26 des Verteilerkanals 16 so gestaltet, dass sich innenseitig ein stetiger Kanalverlauf ergibt, d. h. in der gezeigten Ausführungsform ist der Innendurchmesser der Düse 28 im Verbindungsbereich 30 zu dem zweiten Ende 26 des Verteilerkanals 16 genauso groß wie der Innendurchmesser des Verteilerkanals 16 im Bereich des zweiten Endes 26.
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Im Austrittsbereich 32 der Düse 28 weist die Düse 28 einen vergrößerten Innendurchmesser auf.
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In der in 1 gezeigten Ausführungsform besteht der Verteilerkanal 16 aus einem rohrförmigen Element 18 aus Stahl. Zur Verbindung des rohrförmigen Elements 18 mit der Zuführungsleitung 12 wurde dieses zunächst in die in 1 gezeigte Relativposition zur Zuführungsleitung 12 gebracht und in dieser gehalten. Anschließend wurde durch Verwendung einer komplementär zu dem Sockelelement 20 ausgebildeten Kunststoff-Spritzgießform das Sockelelement 20 durch Kunststoffspritzgießen erzeugt, um das rohrförmige Element 18 gegenüber dem Gehäuse 14 der Zuführungsleitung 12 zu fixieren.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wurde die Düse 28 durch Kunststoffspritzgießen hergestellt. Diese wurde in einem letzten Montageschritt auf das zweite Ende 26 des Verteilerkanals 16 aufgesteckt und kraftschlüssig gehalten.
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Es wird an dieser Stelle noch einmal darauf verwiesen, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 nicht wie in Verbindung mit dem in 1 gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hergestellt werden muss, sondern insbesondere auch wie in den Ansprüchen definiert alternativ hergestellt werden kann.
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2 zeigt eine alternative Gestaltungsform einer Düse 28. Für identische oder zumindest funktionsgleiche Elemente wie in 1 wurden in 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die in 2 dargestellte Düse 28 unterscheidet sich im Wesentlichen durch die äußere und innere geometrische Gestaltung. Wie in 2 zu erkennen ist, weist der in der Düse 28 ausgebildete Kanal einen stetigen, sich verjüngenden Verlauf auf.
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Die in den 1 und 2 gezeigten Düsen 28 sind beide als separate Elemente hergestellt und anschließend in einem separaten Verfahrensschritt mit dem Verteilerkanal 16 verbunden worden. Es versteht sich, dass derartig hergestellte Düsen 28 in nahezu beliebigen Geometrien herstellbar sind. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen 10 haben den Vorteil, dass diese nach Art eines Baukastensystems zum einen sehr kostengünstig und zum anderen sehr flexibel und variabel herstell- und einsetzbar sind.
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In den Figuren nicht dargestellte (insbesondere einseitig entformbare) Düsen (nicht gezeigt) können, wie aus den Ansprüchen hervorgeht, auch unmittelbar an den Verteilerkanal 16 angespritzt werden.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Zuführungsleitung
- 14
- Gehäuse
- 16
- Verteilerkanal
- 18
- rohrförmiges Element
- 20
- Sockelelement
- 22
- Fluid-Austrittsstelle
- 24
- erstes Ende
- 26
- zweites Ende
- 28
- Düse
- 30
- Verbindungsbereich
- 32
- Austrittsbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2084432 B1 [0003]
- DE 2042206 A1 [0004]
- DE 10051345 B4 [0005]
- DE 10318070 A1 [0007, 0008]
