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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schmiervorrichtung und auf ein Verfahren zum Schmieren eines Getriebes für eine Windkraftanlage.
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Um ein Getriebe, beispielsweise einer Windkraftanlage mit Schmieröl versorgen zu können, kann ein direkter Pumpenantrieb durch rein elektrischen oder elektrisch/mechanischen Antrieb eingesetzt werden. Eine Notfunktion (=Nasssumpferstellung) ist durch geodätischen Druck eines Gravitationstanks realisierbar.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Schmiervorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Schmieren eines Getriebes für eine Windkraftanlage zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schmiervorrichtung und ein Verfahren zum Schmieren eines Getriebes für eine Windkraftanlage gemäß den Hauptansprüchen gelöst.
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Der beschriebene Ansatz ermöglicht die Realisierung eines Kühl-Filter- und Schmiersystems für Windkraftgetriebe, das eine technische Vereinfachung und Kostenreduzierung im Vergleich zu einer Lösung eines Trockensumpfs mit zwei Öltanks, nämlich einem Haupttank und einem Gravitationstank, darstellt.
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Der beschriebene Ansatz kann insbesondere für Kühl-Filter- und Schmiersysteme für Großgetriebe, beispielhaft für Getriebe für Windenergieanlagen, eingesetzt werden. Ein solches Großgetriebe kann eine Leistung von mehr als 1 MW aufweisen. Vorteilhafterweise ist dabei eine Verwendung von Standardhydraulikkomponenten möglich. Dabei lässt sich ein modulares Konzept umsetzen. Ferner besteht eine Eignung für ein Notantriebskonzept.
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Eine Schmiervorrichtung für ein Getriebe für eine Windkraftanlage weist die folgenden Merkmale auf:
einen Getriebeöltank zum Bevorraten von Getriebeöl für das Getriebe;
ein Getriebeölleitungssystem zum Führen des Getriebeöls zwischen dem Getriebeöltank und dem Getriebe;
eine Getriebeölfördereinrichtung, die mit dem Getriebeölleitungssystem gekoppelt und ausgebildet ist, um das Getriebeöl zu dem Getriebe zu fördern;
einen Elektromotor, der über eine mechanische Kopplung mit der Getriebeölfördereinrichtung gekoppelt und ausgebildet ist, um über die mechanische Kopplung eine Antriebsbewegung zum Antreiben der Getriebeölfördereinrichtung bereitzustellen;
ein Hydraulikflüssigkeitsleitungssystem zum Führen von Hydraulikflüssigkeit;
einen Energiespeicher zum zumindest temporären Bereitstellen eines Drucks innerhalb des Hydraulikflüssigkeitsleitungssystems; und
einen Hydraulikmotor, der mit dem Hydraulikflüssigkeitsleitungssystem gekoppelt und über die Hydraulikflüssigkeit antreibbar ist, um eine weitere Antriebsbewegung zum Antreiben der Getriebeölfördereinrichtung bereitzustellen.
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Der Getriebeöltank, das Getriebe und das Getriebeölleitungssystem können Teil eines Getriebeölkreislaufs sein. Das Getriebeölleitungssystem kann eine Mehrzahl von Fluidleitungen aufweisen. Das Hydraulikflüssigkeitsleitungssystem, der Hydraulikmotor und der Energiespeicher können Teil eines Hydraulikflüssigkeitskreislaufs sein. Das Hydraulikflüssigkeitsleitungssystem kann eine Mehrzahl von Fluidleitungen aufweisen. Bei der Hydraulikflüssigkeit kann es sich um ein Hydrauliköl handeln. Der Hydraulikflüssigkeitskreislauf und der Getriebeölkreislauf können als separate, voneinander fluidisch getrennte Kreisläufe ausgeführt sein. Der Energiespeicher kann beispielsweise als ein Hydraulikspeicher oder Druckspeicher ausgeführt sein, der als eine Notenergiequelle dienen kann und im Vergleich zum Getriebeölvolumen sehr kompakt ausgeführt sein kann. Beispielsweise kann als Notenergiequelle ein im Vergleich zum Getriebeölvolumen kompakter Hochdruckhydrospeicher zum Einsatz kommen. Die Getriebeölfördereinrichtung kann eine oder mehrere Getriebeölpumpen zum Fördern des Getriebeöls umfassen. Eine Getriebeölpumpe kann beispielsweise eine Hydraulikpumpe sein. Über die mechanische Kopplung kann eine Getriebeölpumpe der Getriebeölfördereinrichtung direkt, also ohne zwischengeschaltete hydraulische Komponenten, von dem Elektromotor angetrieben werden. Die mechanische Kopplung kann eine Antriebswelle und/oder ein Getriebe umfassen, über das der Elektromotor und die Getriebeölpumpe der Getriebeölfördereinrichtung miteinander gekoppelt sind. Über den direkten Antrieb durch den Elektromotor kann ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden. Vorteilhafterweise ist nur ein Tank zum Bevorraten des Getriebeöls erforderlich und es lässt sich ein skalierbarer modularer Aufbau realisieren. Dabei lässt sich eine Sicherstellung der Filterung des gesamten umgewälzten Öls realisieren. Über die Modularität ist das System einfach anpassbar (up and downsizing) unter Verwendung gleicher Module.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Getriebeölfördereinrichtung eine erste Getriebeölpumpe und eine weitere Getriebeölpumpe zum Fördern des Getriebeöls zu dem Getriebe aufweisen. Der Elektromotor kann ausgebildet sein, um die Antriebsbewegung über die mechanische Kopplung an die erste Getriebeölpumpe bereitzustellen. Der Hydraulikmotor kann antreibbar sein, um die weitere Antriebsbewegung zum Antreiben der weiteren Getriebeölpumpe bereitzustellen. Ferner können ein zusätzlicher Elektromotor und eine zusätzliche Pumpe mit Durchtrieb für eine Speicherladeschaltung Notversorgung vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine separate skalierbare Schaltung für einen Notlauf mit einem eigenständigen Motor und einer eigenständigen Pumpe. Die Getriebeölpumpe zum Fördern des Getriebeöls kann vorteilhafterweise mit einem direkten Antrieb in Form des Elektromotors realisiert sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Getriebeölfördereinrichtung eine Getriebeölpumpe zum Fördern des Getriebeöls zu dem Getriebe aufweisen. Der Elektromotor kann ausgebildet sein, um die Antriebsbewegung über die mechanische Kopplung an die Getriebeölpumpe bereitzustellen. Der Hydraulikmotor kann antreibbar sein, um die weitere Antriebsbewegung zum Antreiben der Getriebeölpumpe bereitzustellen. Vorteilhafterweise ist gemäß dieser Ausführungsform kein zusätzlicher Elektromotor keine zusätzliche Pumpe bzw. mechanisches Getriebe erforderlich.
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Die Schmiervorrichtung kann eine Hydraulikflüssigkeitsfördereinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, um Hydraulikflüssigkeit zum Aufladen des Energiespeichers durch das Hydraulikflüssigkeitsleitungssystem zu fördern. Dabei kann die Hydraulikflüssigkeitsfördereinrichtung den Hydraulikmotor umfassen. Der Hydraulikmotor kann beispielsweise von dem Elektromotor oder von einem zum Antreiben einer weiteren Getriebeölpumpe vorgesehenen weiteren Elektromotor angetrieben werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Hydraulikflüssigkeitsfördereinrichtung eine Hydraulikflüssigkeitspumpe umfassen. Die Hydraulikflüssigkeitspumpe kann beispielsweise von einem zusätzlichen Elektromotor angetrieben werden. Auf diese Weise kann der Energiespeicher nach einer Aktivierung wieder regeneriert werden.
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Die Getriebeölfördereinrichtung kann zumindest eine zweite Getriebeölpumpe zum Fördern des Getriebeöls zu dem Getriebe aufweisen. Dazu kann die Schmiervorrichtung zumindest einen zweiten Elektromotor aufweisen, der über eine zweite mechanische Kopplung mit der zweiten Getriebeölpumpe gekoppelt und ausgebildet ist, um über die zweite mechanische Kopplung eine zweite Antriebsbewegung zum Antreiben der zweiten Getriebeölpumpe bereitzustellen. Vorteilhafterweise können somit mehrere Getriebeölpumpen zum Fördern des Getriebeöls eingesetzt werden, die zur Erhöhung des Wirkungsgrads jeweils einen direkten Antrieb aufweisen können.
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Die Schmiervorrichtung kann einen Normalbetriebsmodus und einen Notbetriebsmodus aufweisen. In dem Normalbetriebsmodus kann der Elektromotor angesteuert werden, um die Antriebsbewegung bereitzustellen. In dem Notbetriebsmodus kann der Energiespeicher zum Bereitstellen des Drucks innerhalb des Hydraulikflüssigkeitsleitungssystems aktiviert werden, um den Hydraulikmotor über die Hydraulikflüssigkeit anzutreiben. Auf diese Weise kann der Energiespeicher in dem Notbetriebsmodus den zum Betreiben des Hydraulikmotors erforderlichen Betriebsdruck bereitstellen, um eine Förderung des Getriebeöls, beispielsweise bei einem Ausfall des Elektromotors aufrechterhalten zu können.
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Dabei kann die Schmiervorrichtung eine Sperreinrichtung aufweisen, die in dem Getriebeölleitungssystem angeordnet und ausgebildet ist, um in dem Normalbetriebsmodus einen Rückfluss des Getriebeöls von dem Getriebe zu dem Getriebeöltank freizugeben und in dem Notbetriebsmodus den Rückfluss zu sperren. Dies ermöglicht eine Schmiermittelversorgung für Trockensumpf und Nasssumpf in dem Getriebe.
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In diesem Fall kann die Schmiervorrichtung eine Überlaufeinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, um das Getriebeöl an der Sperreinrichtung vorbeizuleiten, um eine sich innerhalb des Getriebes befindliche Menge des Getriebeöls zu begrenzen.
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Ferner kann die Schmiervorrichtung eine Filtereinrichtung zum Filtern des Getriebeöls aufweisen. Die Filtereinrichtung kann in dem Getriebeölleitungssystem zwischen der Getriebeölfördereinrichtung und dem Getriebe angeordnet sein. Auf diese Weise kann das gesamte geförderte Öl ins Getriebe zu jeder Zeit gefiltert werden.
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Auch kann die Schmiervorrichtung eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Getriebeöls aufweisen. Dabei kann die Kühleinrichtung in dem Getriebeölleitungssystem zwischen der Getriebeölfördereinrichtung und dem Getriebe angeordnet sein. Dies ermöglicht eine Temperierung des dem Getriebe zugeführten Getriebeöls.
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Ein Verfahren zum Schmieren eines Getriebes für eine Windkraftanlage umfasst die folgenden Schritte:
Bevorraten von Getriebeöl für das Getriebe in einem Getriebeöltank;
Fördern des Getriebeöls zu dem Getriebe über ein Getriebeölleitungssystem zum Führen des Getriebeöls zwischen dem Getriebeöltank und dem Getriebe;
Bereitstellen einer Antriebsbewegung zum Antreiben der Getriebeölfördereinrichtung unter Verwendung eines über eine mechanische Kopplung mit der Getriebeölfördereinrichtung gekoppelten Elektromotor;
zumindest temporäres Bereitstellen eines Drucks innerhalb eines Hydraulikflüssigkeitsleitungssystems zum Führen von Hydraulikflüssigkeit unter Verwendung eines Energiespeichers; und
Bereitstellen einer weiteren Antriebsbewegung zum Antreiben der Getriebeölfördereinrichtung unter Verwendung eines mit dem Hydraulikflüssigkeitsleitungssystem gekoppelten und über die Hydraulikflüssigkeit angetrieben Hydraulikmotor.
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Auf diese Weise kann eine sichere Schmierung des Getriebes erreicht werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Schmiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 bis 4 Darstellungen einer Schmiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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5 bis 7 Darstellungen einer Schmiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Schmieren eines Getriebes gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schmiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Schmiervorrichtung weist ein Getriebeölleitungssystem und ein Hydraulikölleitungssystem auf.
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Über Leitungen des Getriebeölleitungssystems sind ein Getriebeöltank 100, eine eine erste Getriebeölpumpe 102 und eine weitere Getriebeölpumpe 104 umfassende Getriebeölfördereinrichtung und ein Getriebe 106 miteinander verbunden. Die Getriebeölpumpe 102, 104 sind parallel zueinander in dem Getriebeölleitungssystem angeordnet. Die Schmiervorrichtung weist einen Elektromotor 108 auf, der vorgesehen ist, um die erste Getriebeölpumpe 102 direkt anzutreiben.
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Über Leitungen des Hydraulikflüssigkeitsleitungssystems sind ein Energiespeicher 110, ein Hydraulikmotor 112 und ein Hydraulikflüssigkeitstank 114 miteinander verbunden. Der Energiespeicher 110 ist vorgesehen, um das Hydraulikflüssigkeitsleitungssystem zumindest temporär mit einem zum Betreiben des Hydraulikmotors 112 erforderlichen Druck zu beaufschlagen. Der Hydraulikmotor 112 ist vorgesehen, um die weitere Getriebeölpumpe 104 anzutreiben. Die erste Hydraulikpumpe 102 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht von dem Hydraulikmotor 112 angetrieben.
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Auf diese Weise kann das Getriebeöl entweder unter Verwendung des Elektromotors 108 und der ersten Getriebeölpumpe 102 oder unter Verwendung des Hydraulikmotors 112 und der weiteren Getriebeölpumpe 104 zu dem Getriebe 106 gefördert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Getriebeöl in einem Normalbetriebsmodus der Schmiervorrichtung unter Verwendung der ersten Getriebeölpumpe 102 und in einem Notbetriebsmodus der Schmiervorrichtung unter Verwendung der weiteren Getriebeölpumpe 104 gefördert. Der Notbetriebsmodus kann solange aufrechterhalten werden, wie der zum Betrieb des Hydraulikmotors 112 erforderliche Druck innerhalb des Hydraulikflüssigkeitsleitungssystems von dem Energiespeicher 110 aufrechterhalten werden kann.
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Getriebeölleitungssystem ohne die weitere Getriebeölpumpe 104 ausgeführt. In diesem Fall ist der Hydraulikmotor 112 ausgebildet, um die erste Getriebeölpumpe 102 anzutreiben, um das Getriebeöl zu dem Getriebe 106 zu fördern.
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Auf diese Weise kann das Getriebeöl entweder unter Verwendung des Elektromotors 108 und der ersten Getriebeölpumpe 102 oder unter Verwendung des Hydraulikmotors 112 und der ersten Getriebeölpumpe 102 zu dem Getriebe 106 gefördert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Getriebeöl in dem Normalbetriebsmodus der Schmiervorrichtung unter Verwendung der durch den Elektromotor 108 angetriebenen ersten Getriebeölpumpe 102 und in einem Notbetriebsmodus der Schmiervorrichtung unter Verwendung der durch den Hydraulikmotor 112 angetriebenen ersten Getriebeölpumpe 102 gefördert. Der Notbetriebsmodus kann solange aufrechterhalten werden, wie der zum Betrieb des Hydraulikmotors 112 erforderliche Druck innerhalb des Hydraulikflüssigkeitsleitungssystems von dem Energiespeicher 110 aufrechterhalten werden kann.
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Der anhand von 1 sowie den folgenden Figuren beschriebene Ansatz eignet sich zur Realisierung eines skalierbaren Kühlfiltersystems für einen Getriebebetrieb in Nass- und Trockensumpf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die als Schmierölpumpe ausgeführte Getriebeölpumpe 102 und gegebenenfalls eine oder mehrere weitere Schmierölpumpen für den Normalbetrieb rein elektrisch angetrieben. Dieselbe Schmierölpumpe 102 oder die weitere Schmierölpumpe 104 zur Herstellung des Nasssumpfzustandes wird hydraulisch angetrieben und bedient sich dazu einer in dem beispielsweise als ein Hydrospeicher ausgeführten Energiespeicher 110 unter Druck vorgehaltenen Hydraulikflüssigkeit.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Schmiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Schmiervorrichtung entspricht dem anhand von 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel, gemäß dem das Getriebeöl in dem Normalbetriebsmodus der Schmiervorrichtung unter Verwendung der ersten Getriebeölpumpe 102 und in dem Notbetriebsmodus der Schmiervorrichtung unter Verwendung der weiteren Getriebeölpumpe 104 gefördert wird.
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Die Schmiervorrichtung ist im Normalbetrieb gezeigt. Im Normalbetrieb ist in dem Getriebe 106 nur eine geringe Menge an Getriebeöl, sodass ein Trockensumpf besteht. In dem Getriebeöltank 100 befindet sich dagegen eine große Menge an Getriebeöl.
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Dem Getriebeöltank 100 ist eine Nass-Trockensumpf-Umschaltung vorgeschaltet, die eine Sperreinrichtung 220, beispielsweise in Form eines 2/2-Wegeventils, sowie eine eine Überlaufeinrichtung 222 aufweisen. In dem Normalbetrieb ist die Sperreinrichtung 220 auf Durchlass geschaltet, sodass das von dem Getriebe 106 zurückströmende Getriebeöl über die Sperreinrichtung 220 in den Getriebeöltank 100 strömen kann.
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In dem Normalbetrieb ist der Elektromotor 108 in Betrieb und treibt über eine mechanische Kopplung 224, beispielsweise eine Getriebewelle, die Getriebeölpumpe 102 an. Unter Verwendung der Getriebeölpumpe 102 wird das Getriebeöl von dem Getriebeöltank 100 zu dem Getriebe 106 gefördert.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Getriebeölfördereinrichtung zum Fördern des Getriebeöls im Normalbetrieb neben der Getriebeölpumpe 102 eine zweite Getriebeölpumpe 226 und eine dritte Getriebeölpumpe 228. Die Schmiervorrichtung umfasst dazu ferner einen zweiten Elektromotor 230, der zum Antreiben der zweiten Getriebeölpumpe 226 über eine zweite mechanische Kopplung mit der zweiten Getriebeölpumpe 226 gekoppelt ist und einen dritten Elektromotor 232, der zum Antreiben der dritten Getriebeölpumpe 228 über eine dritte mechanische Kopplung mit der dritten Getriebeölpumpe 228 gekoppelt ist. Die beispielhaft drei Getriebeölpumpen 102, 226, 228 sind über Leitungen des Getriebeölleitungssystems parallel zueinander geschaltet.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Schmiervorrichtung eine Filtereinrichtung auf, die zumindest einen Filter 234, 236 zum Filtern des Getriebeöls auf. Beispielhaft weist die Filtereinrichtung in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Serienschaltung aus zwei Filtern 234, 236 auf. Jedem der Filter 234, 236 ist ein Rückschlagventil parallel geschaltet. Die Filtereinrichtung ist in einer Strömungsrichtung des Getriebeöls dem Getriebe 106 vorschaltet.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Schmiervorrichtung eine Kühleinrichtung 238 in Form eines Kühlers auf. Um das Getriebeöl zu kühlen, ist die Kühleinrichtung 238 dem Getriebe 106 in Bezug auf die Strömungsrichtung de Getriebeöls vorschaltet und gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beispielhaft in dem Getriebeölleitungssystem zwischen dem Getriebe 106 und den Filter 234, 236 angeordnet. Ist eine Kühlung des Getriebeöls nicht erforderlich, so kann die Kühleinrichtung 238 über einen Bypass umgangen werden. Dazu ist in einer Bypassleitung ein steuerbares Ventil, hier in Form eines 2/2-Wegeventils 240 angeordnet, über das die Bypassleitung gesperrt oder freigegeben werden kann.
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Die Schmiervorrichtung weist einen separaten hydraulischen Notantrieb 242 auf. Der Energiespeicher 110, die weitere Getriebeölpumpe 104, der Hydraulikmotor 112 und der Hydraulikflüssigkeitstank 114 sind Teil des hydraulischen Notantriebs 242. Die weitere Getriebeölpumpe 104 ist innerhalb des Getriebeölleitungssystems parallel zu den Getriebeölpumpen 102, 226, 228 geschaltet und kann in dem Notbetrieb der Schmiervorrichtung anstelle der Getriebeölpumpen 102, 226, 228 verwendet werden, um das Getriebeöl zu dem Getriebe 106 zu fördern. In dem in 2 gezeigten Normalzustand ist der Hydraulikmotor 112 und somit auch die weitere Getriebeölpumpe 104 außer Betrieb. Dazu ist ein zwischen dem als Notspeicher ausgeführten Energiespeicher 110 und dem Hydraulikmotor 112 in dem Hydraulikflüssigkeitsleitungssystem angeordnetes steuerbares Ventil, hier in Form eines 2/2-Wegeventils 244 in einer Sperrstellung.
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Der Energiespeicher 110 ist im Normalbetrieb mit unter Druck gesetzter Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Der Hydraulikflüssigkeitstank 114 weist dagegen einen niedrigen Füllstand auf.
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3 zeigt die anhand von 2 beschriebene Schmiervorrichtung während eines Notbetriebs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In dem in 3 gezeigten Notbetrieb ist in dem Getriebe 106 eine große Menge an Getriebeöl, sodass ein Nasssumpf besteht. In dem Getriebeöltank 100 befindet sich dagegen eine geringe Menge an Getriebeöl.
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Um diesen Zustand zu erreichen, ist die Sperreinrichtung 220 der Nass-Trockensumpf-Umschaltung in eine Sperrstellung geschaltet, sodass das von dem Getriebe 106 zurückströmende Getriebeöl nur über die als Überlaufleitung ausgeführte Überlaufeinrichtung 222 in den Getriebeöltank 100 strömen kann. Ein Pegel des Getriebeöls innerhalb des Getriebes 106 entspricht dadurch dem Scheitelpunkt der Überlaufeinrichtung 222.
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Die Elektromotoren 108, 230, 232 sind außer Betrieb, sodass über die Getriebeölpumpen 102, 226, 228 kein Getriebeöl gefördert wird. Stattdessen wird das Getriebeöl von der weiteren Getriebeölpumpe 104 gefördert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel durchströmt das von der Getriebeölpumpe 104 geförderte Getriebeöl durch die Filter 234, 236 sowie der Kühlvorrichtung oder gegebenenfalls dem steuerbaren Ventil 240 zu dem Getriebe 106 geführt.
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Der Hydraulikmotor 112 und die Getriebeölpumpe 104 bilden eine Hydraulikmotor/Getriebeölpumpenkombination für den Notbetrieb. Das steuerbare Ventil 244 ist in einer Durchlassstellung, sodass ein Ausgang des Energiespeichers 110 mit einem Eingang des Hydraulikmotors 112 verbunden ist und der Hydraulikmotor 112 über den von dem Energiespeicher 110 bereitgestellten Druck betrieben wird. Zum Übertragen einer Antriebsbewegung des Hydraulikmotors 112 auf die weitere Getriebeölpumpe 104 sind der Hydraulikmotor 112 und die weitere Getriebeölpumpe 104 über eine mechanische Kopplung, beispielsweise eine Antriebswelle, miteinander verbunden. Ein Ausgang des Hydraulikmotors 112 ist über ein steuerbares Ventil 350, das im Notbetrieb auf Durchlass geschaltet ist, mit dem Hydraulikflüssigkeitstank 114 verbunden.
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Dadurch wird in dem Notbetrieb aus dem Energiespeicher 110 ausströmende Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikflüssigkeitstank 114 geleitet und gemäß diesem Ausführungsbeispiel in dem Hydraulikflüssigkeitstank 114 gespeichert.
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4 zeigt die anhand von 3 beschriebene Schmiervorrichtung in einem Zustand des Herstellens einer Betriebsbereitschaft nach einer Notsituation, während der der anhand von 3 beschriebene Notbetrieb ausgeführt wurde, in dem der Energiespeicher 110 entladen wurde, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem in 4 gezeigten Betriebszustand wird der Energiespeicher 110 geladen.
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In dem in 4 gezeigten Betriebszustand ist in dem Getriebe 106 weiterhin eine große Menge an Getriebeöl, sodass ein Nasssumpf besteht. In dem Getriebeöltank 100 befindet sich dagegen eine geringe Menge an Getriebeöl.
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Die Elektromotoren 108, 230, 232 sind außer Betrieb, sodass über die Getriebeölpumpen 102, 226, 228 kein Getriebeöl gefördert wird. Das steuerbare Ventil 244 ist in Sperrstellung geschaltet, sodass die weitere Getriebeölpumpe 104 ebenfalls außer Betrieb ist, sodass momentan gar kein Getriebeöl gefördert wird.
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Der separate hydraulische Notantrieb umfasst einen kleinen Pumpenantrieb 454 für eine Notspeicherbefüllung. Der Pumpenantrieb 454 umfasst gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Hydraulikpumpe und einen Elektromotor als Antrieb der Hydraulikpumpe. Der Pumpenantrieb 454 ist innerhalb des Hydraulikflüssigkeitsleitungssystems eingangseitig mit einem Ausgang des Hydraulikflüssigkeitstanks 114 und ausgangseitig über beispielhaft zwei Rückschlagventile mit dem Energiespeicher 110 verbunden. Der Pumpenantrieb 454 wird in dem in 4 gezeigten Betriebszustand betrieben, um die Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikflüssigkeitstank 114 zurück in den Energiespeicher 110 zu fördern. Auf diese Weise wird der Energiespeicher 110 mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, die aufgrund der Rückschlagventile innerhalb des Energiespeichers 110 vorgehalten werden kann, auch wenn der Pumpenantrieb 454 nach dem Laden des Energiespeichers 110 keine weitere Hydraulikflüssigkeit mehr fördert.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Schmiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Schmiervorrichtung entspricht dem anhand von 1 beschriebenen alternativen Ausführungsbeispiel, gemäß dem das Getriebeölleitungssystem ohne die weitere Getriebeölpumpe 104 ausgeführt ist und das Getriebeöl in dem Normalbetriebsmodus der Schmiervorrichtung unter Verwendung der ersten Getriebeölpumpe 102 zu dem Getriebe 106 gefördert wird.
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Die Schmiervorrichtung ist dabei entsprechend der anhand von 2 beschriebenen Schmiervorrichtung ausgeführt, mit dem Unterschied, dass die Funktion der in 2 gezeigten Getriebeölpumpe 104 von der ersten Getriebeölpumpe 102 mit übernommen wird. Dazu ist der Elektromotor 108 über die mechanische Kopplung 224 sowohl mit der ersten Getriebeölpumpe 102 als auch mit dem Hydraulikmotor 112 gekoppelt. Beispielsweise umfasst die mechanische Kopplung 224 Antriebswellen, über die die von dem Elektromotor 108 bereitgestellte Antriebsbewegung direkt auf den Hydraulikmotor 112 sowie auf die erste Getriebeölpumpe 102 übertragen wird.
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In 5 ist die Schmiervorrichtung entsprechend zu dem anhand von 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel im Normalbetrieb gezeigt. Der Elektromotor 112 ist in Betrieb und treibt sowohl den Hydraulikmotor 112 als auch die erste Getriebeölpumpe 102 an. Der Hydraulikmotor 112 ist mit dem Hydraulikflüssigkeitsleitungssystem gekoppelt und ausgebildet, um Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikflüssigkeitstank 114 über Leitungen des Hydraulikflüssigkeitsleitungssystems sowie das auf Durchlass geschaltete steuerbare Ventil 350 zurück zu dem Hydraulikflüssigkeitstank 114 zu fördern. Auf diese Weise wird ein druckloser Umlauf der Hydraulikflüssigkeit geschaffen.
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6 zeigt die anhand von 5 beschriebene Schmiervorrichtung während eines Notbetriebs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie bereits anhand von 3 beschrieben, ist der Elektromotor 108 im Notbetrieb nicht aktiv. Der Hydraulikmotor 112 wird zum Fördern des Getriebeöls von dem Getriebeöltank 100 zu dem Getriebe 106 über die von dem Energiespeicher 110 unter Druck gesetzte Hydraulikflüssigkeit angetrieben. Dazu ist das steuerbare Ventil 244 in eine Durchlassstellung geschaltet, sodass der Ausgang des Energiespeichers 110 mit dem Eingang des Hydraulikmotors 112 verbunden ist und der Hydraulikmotor 112 über den von dem Energiespeicher 110 bereitgestellten Druck betrieben wird.
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7 zeigt die anhand von 6 beschriebene Schmiervorrichtung in einem Zustand des Herstellens einer Betriebsbereitschaft nach einer Notsituation, während der der anhand von 3 beschriebene Notbetrieb ausgeführt wurde, in dem der Energiespeicher 110 entladen wurde, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie bereits anhand von 4 beschrieben, wird der Energiespeicher 110 in diesem Betriebszustand geladen.
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Der Elektromotor 108 ist in Betrieb, sodass das Getriebeöl von der ersten Getriebeölpumpe 102 durch das Getriebeleitungssystem gefördert wird und die Hydraulikflüssigkeit von dem Hydraulikmotor 112 durch das Hydraulikflüssigkeitsleitungssystem gefördert wird. Die steuerbaren Ventile 244, 350 sind je in einen Sperrzustand geschaltet. Auf diese Weise wird die Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikflüssigkeitstank 114 von dem Hydraulikmotor 112 in den Energiespeicher 110 gefördert. Somit stellt der Hydraulikmotor 112 einen Hydromotor mit Durchtrieb für die Notspeicherbefüllung dar.
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Die anhand der Figuren gezeigten steuerbaren Ventile sowie die Elektromotoren können unter Verwendung eines geeigneten Steuergeräts angesteuert werden.
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8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Schmieren eines Getriebes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren kann unter Verwendung von Einrichtungen einer vorangegangen beschriebenen Schmiervorrichtung umgesetzt werden.
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Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bevorratens 801 von Getriebeöl für das Getriebe in einem Getriebeöltank, einen Schritt des Förderns 803 des Getriebeöls zu dem Getriebe über ein Getriebeölleitungssystem zum Führen des Getriebeöls zwischen dem Getriebeöltank und dem Getriebe, einen Schritt des Bereitstellens 805 einer Antriebsbewegung zum Antreiben der Getriebeölfördereinrichtung unter Verwendung eines über eine mechanische Kopplung mit der Getriebeölfördereinrichtung gekoppelten Elektromotors, einen Schritt des zumindest temporären Bereitstellens 807 eines Drucks innerhalb eines Hydraulikflüssigkeitsleitungssystems zum Führen von Hydraulikflüssigkeit unter Verwendung eines Energiespeichers sowie einen Schritt des Bereitstellens 809 einer weiteren Antriebsbewegung zum Antreiben der Getriebeölfördereinrichtung unter Verwendung eines mit dem Hydraulikflüssigkeitsleitungssystem gekoppelten und über die Hydraulikflüssigkeit angetrieben Hydraulikmotor.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Getriebeöltank
- 102
- Getriebeölpumpe
- 104
- Getriebeölpumpe
- 106
- Getriebe
- 108
- Elektromotor
- 110
- Energiespeicher
- 112
- Hydraulikmotor
- 114
- Hydraulikflüssigkeitstank
- 220
- Sperreinrichtung
- 222
- Überlaufeinrichtung
- 224
- mechanische Kopplung
- 226
- Getriebeölpumpe
- 228
- Getriebeölpumpe
- 230
- Elektromotor
- 232
- Elektromotor
- 234
- Filter
- 236
- Filter
- 238
- Kühler
- 240
- steuerbares Ventil
- 242
- hydraulischer Notantrieb
- 244
- steuerbares Ventil
- 350
- steuerbares Ventil
- 454
- Pumpenantrieb
- 801
- Schritt des Bevorratens
- 803
- Schritt des Förderns
- 805
- Schritt des Bereitstellens
- 807
- Schritt des zumindest temporären Bereitstellens
- 809
- Schritt des Bereitstellens
